近日，我校智能环境前沿交叉研究院马浩副研究员和李宇涵研究员在智能环境催化领域取得新进展。相关成果以《Light-Induced Hydroxyl Reconstruction in ZnSnGa Layered Double Hydroxide for Selective ROS Modulation toward Complete Mineralization of VOCs》《Structural Engineering Strategies of Aluminum-Based Photocatalysts for Energy and Environmental Applications》和《Decoding the atomic architecture of photocatalytic active sites: From precise identification to rational design principles》为题分别发表于环境和催化等领域知名国际期刊《Environmental Science & Technology》《ACS Catalysis》和《Chinese Journal of Catalysis》。
挥发性有机物是典型的大气污染物，其高效去除与深度矿化一直是环境催化领域的核心挑战。
上述研究成果创新性地构建了一种全新的三元层状双氢氧化物ZnSnGa LDH体系，其中Ga3+以骨架阳离子形式参与晶格构建，而非传统掺杂方式。研究发现，该特殊结构能够显著弱化Ga–OH键，在光照条件下诱导表面羟基发生动态重构，形成“脱附–空位–再生”的循环过程，从而持续产生表面羟基空位并暴露不饱和活性位点。该研究突破了传统静态缺陷调控的局限，提出了基于光驱动动态重构的活性位点调控新策略，不仅拓展了层状双氢氧化物材料体系的设计思路，也为高效、稳定光催化剂的开发提供了重要理论依据，对大气污染治理与环境催化领域具有重要意义。
系统梳理了金属铝、氧化铝、铝基层状双氢氧化物、铝酸盐、铝硅酸盐、Al-MOF及铝基复合催化剂等多类材料体系，总结了形貌调控、缺陷工程、元素掺杂、异质结构构建和等离激元增强等关键结构工程策略，并将其归纳为光捕获增强、电荷分离提升、活性位优化、界面协同调控。研究进一步总结了铝基材料在污染物降解、CO2光还原、光催化析氢、固氮及有机合成等方面的代表性进展，为相关材料的结构设计提供了系统理论框架与研究思路。
全面梳理了光催化活性位点的分类体系、表征技术及理论模拟方法，提出从“精准识别”走向“理性设计”的研究框架，为高效光催化剂的设计与开发提供了系统性的理论指导。文章重点评述了多尺度、多模态表征技术的联用策略，尤其是原位表征技术与密度泛函理论（DFT）计算的深度融合，揭示了活性位点在真实反应条件下的动态演化规律，实现了微观结构与宏观性能的可靠关联。
研究成果同时得到了国家自然科学基金、重庆市科学技术委员会项目等资助。
