近日，由中国矿业大学材料与物理学院刘海顺教授、张响教授领衔的非晶合金催化研究团队，联合深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，在工业铁基非晶带材催化降解苯酚研究领域取得重要进展。课题组研究生张杰作为第一作者完成的论文《Simultaneously improved kinetic rate and reusability in phenol degradation by laser processing on Fe-based amorphous ribbon》发表于国际权威期刊《Journal of Non-Crystalline Solics》。研究首次系统揭示了激光表面处理同步提升铁基非晶带材催化活性与循环稳定性的内在机制，为难降解有机污染物的高效治理提供了全新技术路径。

激光“微雕”非晶带材，催化性能跃升

随着工业废水排放标准的不断升级，传统芬顿催化剂普遍存在效率低、易失活、循环寿命短等瓶颈。研究团队创新性地采用连续激光表面处理技术，对工业级Fe₇₈Si₉B₁₃铁基非晶带材进行“微雕”改性，系统研究了不同激光功率（0–100 W）对其苯酚降解性能的影响。结果表明，40 W激光处理带材表现出最优催化性能，其反应动力学常数达0.82 min⁻¹，较未处理样品提升28%，且在18次循环使用后降解率仍保持在98%以上，显著优于现有铁基催化剂。

三大机制协同发力，破解“高效+稳定”难题

通过多尺度结构表征与理论分析，团队首次提出激光处理提升催化性能的三大协同机制：

1. 降低反应能垒：激光处理使苯酚降解活化能从16.04 kJ/mol降至13.14 kJ/mol，显著削弱反应能垒；

2. 倍增活性位点：激光诱导表面粗糙化与选择性腐蚀，使比表面积提升5.5倍，活性位点数量显著增加；

3. 促进·OH自由基生成：激光调控铁元素价态分布，增强Fe³⁺/Fe²⁺循环效率，提升羟基自由基持续生成能力，从而加速苯酚矿化。

绿色循环，赋能“双碳”战略

苯酚作为典型难降解有机污染物，广泛存在于焦化、石化、制药等工业废水中，传统处理方法成本高、效率低。本研究不仅实现了工业废非晶带材的高值化再利用，更构建了“以废治废”的绿色循环新模式，为长江经济带、黄河流域等重点区域的水环境综合治理提供了高效、低耗、可持续的技术方案，对推动“双碳”战略目标实现具有重要意义。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2025.123812