甲醛（HCHO）是室内环境中主要的气态污染物之一，具有致畸、致癌危害。常温催化氧化技术是控制室内甲醛污染的有效途径，贵金属纳米催化剂具有较强的分子氧（O₂）活化能力，是目前最理想的常温催化材料。然而，贵金属的成本严重制约其大规模应用，精细调控催化剂的电子结构，实现超低负载量贵金属对O₂的有效活化，对高效甲醛净化技术的实际应用具有重要意义。

中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队（AirPNT）长期深耕室内空气污染控制技术，在前期碳封装金属态钴基纳米材料体系的优势构效基础上拓展创新，构建碳纳米管封装铁镍（FeNi）合金耦合铂（Pt）纳米粒子（FeNi@NC/Pt）催化新材料（图1），显著增强对甲醛的常温催化氧化性能。尤其Pt负载量低至0.034 wt.%时，仍展现出较高的甲醛去除率（80%）（图2）。结构分析和理论计算表明，FeNi合金与Pt即使没有直接接触，二者间也存在定向电子迁移。这种由碳介导的电子穿透效应赋予Pt富电子的特性，通过延长O−O键（1.405 Å）使其更易断裂，进而形成活性氧物种（图3），使甲醛经二氧亚甲基和甲酸盐深度氧化分解为CO₂。

本研究为实现室温下超低负载量贵金属高效净化甲醛提供了新思路。此外，团队构建的新型常温纳米催化材料体系，已落地格力电器的商品化除醛型空气净化器，其甲醛CCM值超国标最高等级6.6倍，系列技术获行业协会鉴定“国际领先”，并被CCTV-1“品牌强国工程”报道。

相关成果发表于PNAS Nexus，朱丹丹博士后为第一作者，黄宇研究员为通讯作者。该工作受国家自然科学基金（52200137）、中国科学院先导专项（XDA23010300、XDA23010000）和中国博士后基金（2022M713126）等共同资助。

原文详见：

D. Zhu, Y. Huang*, X. Shi, R. Li, Z. Wang, W. Peng, J. Cao, S.C. Lee. 2025. Enhancing molecular oxygen activation by nitrogen-doped carbon encapsulating FeNi alloys with ultra-low Pt loading. PNAS Nexus, pgae594. https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgae594.

图1. FeNi@NC/Pt催化材料的制备过程和形貌结构

图2. FeNi@NC/Pt催化材料的甲醛去除效率和稳定性

图3. FeNi@NC/Pt催化材料的电荷转移、氧活化，及甲醛氧化机理