基于硫酸根自由基的高级氧化技术，在去除水中难降解有机污染物方面得到了广泛研究。然而，传统自由基路径存在自由基半衰期短、易受水中阴离子（如HCO₃⁻、Cl⁻）和天然有机质（NOM）干扰淬灭的瓶颈。近年来，非自由基氧化路径因其更温和、更具选择性、且抗干扰能力强而受到关注。单线态氧（¹O₂）是一种典型的非自由基活性氧物种，它不像自由基那样通过电子转移，而是通过能量转移或亲电加成来攻击有机物。开发能够高效活化PMS并定向产生¹O₂的非均相催化剂，是该领域的前沿。三维石墨烯气凝胶（GA）具有宏观多孔、高比表面积、易分离回收的优势。将其与催化活性的锰氧化物（MnOₓ）复合，制备成可直接填充于柱式反应器的整体式催化剂，具有很好的工程实用化前景。

  本研究通过将MnOₓ纳米颗粒与氧化石墨烯混合，经自组装-冷冻干燥-水热还原，制备了MnOₓ/GA三维气凝胶。苯酚降解的批式实验和连续流固定床实验表明，该气凝胶对PMS具有卓越的催化活性。在空床接触时间仅为5分钟时，即可将初始浓度50mg/L的苯酚近乎完全去除，并在长时间运行中保持稳定。在连续运行240小时后，其催化活性才开始出现轻微衰减。通过简单的原位酸洗（去除表面累积的MnO₂钝化层）即可近乎完全恢复其催化活性，再生方便。

  深入进行的ESR、自由基捕获和溶剂交换实验（用D₂O替代H₂O）确凿地证实，该MnOₓ/GA-PMS体系中产生的主要活性物种是¹O₂，而非SO₄·⁻或·OH。XPS分析和DFT计算揭示，GA骨架上的含氧官能团和MnOₓ上的配位不饱和Mn位点，协同促进了PMS在其表面的吸附和随后的O-O键活化，通过分子内电子重排过程选择性地产出¹O₂。该研究成功构建了一种宏观可视、高活性、长寿命、可再生的三维整体式非自由基催化剂，并阐明了其独特的¹O₂产生机理，为高级氧化技术从“自由基化学”走向“非自由基化学”的工程应用提供了重要的材料平台。

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