过氧乙酸（PAA）作为一种新兴的氧化剂和消毒剂，因其消毒副产物少、pH适用范围宽，在水处理领域受到越来越多的关注。活化PAA产生高活性氧物种（如CH₃C(O)O•、·OH、¹O₂）是高效降解水中微污染物的关键。锰氧化物是一类环境友好、来源丰富的PAA催化剂。其催化活性与其晶型密切相关，不同晶型的MnO₂具有不同的隧道结构和表面Mn价态分布。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）具有独特的二维结构和可见光活性，是优良的催化剂载体。
本研究分别合成了具有2×2隧道结构的α-MnO₂纳米棒和具有1×2隧道结构的γ-MnO₂，并将其负载于g-C₃N₄纳米片上。在活化PAA降解磺胺甲噁唑（SMX）的实验中，α-MnO₂/g-C₃N₄展现了远高于γ-MnO₂/g-C₃N₄的催化活性，20分钟内即可将20mg/L的SMX完全去除。X射线光电子能谱和Mn K-edge X射线吸收近边结构光谱分析揭示了活性差异的根源：α-MnO₂表面具有更高的Mn(III)/Mn(IV)比例（约为1.2:1），而γ-MnO₂仅为0.6:1。Mn(III)是活化PAA产生CH₃C(O)O•的关键活性位点，其通过单电子转移还原PAA产生CH₃C(O)O•，自身被氧化为Mn(IV)。
电子顺磁共振（EPR）和自由基捕获实验共同证实，α-MnO₂/g-C₃N₄/PAA体系中，CH₃C(O)O•和¹O₂是降解SMX的主要活性物种，而·OH的贡献相对较小。g-C₃N₄载体不仅起到了分散和稳定MnO₂纳米颗粒的作用，其光生电子还能在可见光照射下将Mn(IV)还原回Mn(III)，从而加速了Mn(III)/Mn(IV)的催化循环。在没有光照的对照实验中，催化活性在反应后期出现明显下降，印证了g-C₃N₄的光生电子对维持催化循环的重要贡献。
该复合催化体系在广泛的pH范围（5-9）内均保持高效，且在含有高浓度Cl⁻、HCO₃⁻和天然有机质的水体中，其降解性能表现出极强的抗干扰能力。这是因为CH₃C(O)O•和¹O₂对水中背景物质的反应活性远低于·OH。5次循环实验后，催化剂的活性和结构保持稳定，Mn离子的溶出浓度低于检出限。该研究不仅开发了一种高效、稳定的PAA催化剂，更重要的是通过对比不同晶型锰氧化物的催化行为，明确了表面Mn(III)位点在产生有机自由基和非自由基¹O₂中的核心作用，为理性设计高性能PAA活化催化剂提供了明确的构效关系指导。
