环境学院梁帅教授课题组完成的研究论文“Harnessing spatiotemporal interaction of redox reactions boosts singlet oxygen generation in electrocatalytic dual-membrane systems”在环境领域顶级期刊Environmental Science & Technology上发表。
论文揭示了电催化双膜系统中氧化还原反应的时空耦合机制，以及通过耦合调控显著增强单线态氧（1O2）生成的作用原理，为开发高选择性、高能效的水处理技术提供了创新性解决方案。
全球水资源中新兴污染物的持续排放对生态安全和人类健康构成严重威胁。虽然电催化膜过滤（EMF）技术通过整合电化学反应与膜分离展现出卓越的污染物去除效果，但当前系统主要依赖非选择性氧化机制，对活性氧物质（特别是单线态氧）的精准调控能力不足，严重限制了其在复杂水质环境中的靶向修复效能。
该研究构建了基于石墨毡电极的电催化双膜过滤系统，系统阐释了阳极–阴极反应在时空耦合作用下对1O2生成的调控机制（图1）。研究发现，优化的A–C_1配置（阳极–阴极，间距1mm）通过上游阳极持续产生的H+和O2向下游阴极界面传输，营造了酸性环境并提供连续氧气供应，促进了关键中间体（O2·−和H2O2）的生成而驱动1O2高效形成。与反向配置（C–A_1）相比，A–C_1配置的1O2生成速率达到371.9 μmol L−1min−1，能耗效率提升至17.88 m3 order kWh−1，诺氟沙星去除率稳定保持在87%–99%。
这一成果建立了电催化双膜系统中”pH–电位–反应路径”的时空界面调控原理，阐明了电极配置对选择性ROS生成的作用机制，为开发高选择性、低能耗的电催化膜过滤技术奠定了理论基础，对推进水处理行业的绿色化发展具有重要指导意义。
图1 电催化双膜系统的时空耦合与1O2生成调控机制
论文第一作者为环境学院博士研究生顾梦瑶、麻省理工学院博士后高一凡，梁帅教授为论文唯一通讯作者，887700葡京线路检测，888葡京集团检测线路，必赢76net线路官网为论文第一完成单位，论文合作单位包括清华大学、麻省理工学院。
该项工作得到国家自然科学基金面上项目（52170022）、北京市自然科学基金面上项目（8252031）和中央高校基本科研业务费（QNTD202506）资助。
