利用复合催化剂的增值效应来提高基于过一硫酸盐（PMS）的高级氧化工艺（AOPs）的实际应用一直是环境修复领域的热点话题之一。然而，复合催化剂/PMS体系的复杂结构阻碍了对活性物种起源和生成阶段的探索。
为阐明活性位点与活性物种之间的关系，潘飞教授课题组构建了具有结构化活性位点的锰碳基复合催化剂/PMS体系，以实现有机物转化的有效策略。本研究通过开发具有结构化活性位点（C = O）的锰碳复合材料来激活PMS降解四环素（TCH），研究了C = O-Mn与活性物种生成之间的相关性。此外，还提出了预氧化实验，将整个催化降解过程分为氧化和降解两个阶段。结果表明，C=O-Mn-PMS复合中间体从溶液中分离出来后仍能有效降解四环素。该研究还通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了C=O-Mn催化剂中不同活性位点的结构-功能关系。Mn-O、Mn-O-Mn和C = O结构通过吸附PMS和单电子转移生成硫酸根自由基、羟基自由基、超氧自由基、单线态氧，实现了PMS的高效利用和TCH的快速降解，为基于Mn-碳复合材料/PMS体系的催化剂的反应机理和合理设计提供了新的思路。
研究成果以“Revisiting the multipath elimination of contaminants by carbonyl-containing manganese-carbon composites in the peroxymonosulfate system: A new way of constructing C-Mn-PMS complexes to distinguish the stages of active species production”为题，发表于环境领域TOP学术期刊Chemical Engineering Journal （中科院1区，2022年IF=15.1，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144685）。论文第一作者为硕士生周火，通讯作者为潘飞教授。
在此基础上，团队首次尝试以活性碳纤维（ACF）为载体，在低温煅烧下将部分MnO2转化为多价的Mn3O4，合成了一种新的多价催化剂（MnOx@ACF）。具有高导电性和缓冲基质的ACF不仅可以调节MnOx的组成，还可以克服MnOx因其化学和热稳定性差而导致的团聚现象。此外，ACF自身结构和表面化学的多功能性可以将有机污染物吸附到自身表面，缩短有机污染物与活性物种之间的距离，从而提高催化剂的催化效率。
研究成果以“Activated carbon fiber mediated efficient activation of peroxymonosulfate system: modulation of manganese oxides and cycling of Mn species”为题，发表于化学领域TOP学术期刊Chinese Chemical Letters （中科院1区，2022年IF=9.1，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2023.108407）。论文第一作者为硕士生肖俪曦，通讯作者为潘飞教授。
