硼掺杂金刚石反应性电化学膜高效低能耗活化过一硫酸盐降解污染物：广谱适用性与长期稳定性

本研究创新性地采用硼掺杂金刚石反应性电化学膜（REM-BDD）构建流穿式电活化过一硫酸盐（PMS）系统，实现甲基蓝（MB）10分钟内100%降解（速率常数k=0.412 min?1），能耗低至0.28 kWh·m?3·order?1。机理研究表明单线态氧（1O2）为主导活性氧物种（ROS），流穿模式显著强化传质效率。该系统在宽pH范围、复杂水质及多种有机污染物中均展现卓越稳定性，为废水处理提供经济高效解决方案。

　　

Highlight

以硼掺杂金刚石反应性电化学膜（REM-BDD）为阳极，本研究开发了流穿式电活化PMS系统。该系统表现出色：10分钟内实现亚甲基蓝（MB）100%降解，速率常数（k）高达0.412 min^?1，能耗（E_EO）仅0.28 kWh·m^?3·order^?1。电化学表征与淬灭实验揭示¹O₂是核心活性氧物种（ROS），而流穿设计显著提升了PMS活化效率。得益于¹O₂的非自由基特性，该系统在宽pH范围、高盐度及实际水体中均保持强劲性能。循环实验证实其长期稳定性，为废水处理开辟了高效节能新路径。

Physicochemical characterization of the REM-BDD

通过系统表征多孔SiC基底与REM-BDD的形貌结构（图1a-d），发现金刚石薄膜完整覆盖多孔网络，硼元素均匀分布。拉曼光谱证实高质量金刚石相形成，XRD显示典型金刚石衍射峰。这些特性赋予REM-BDD优异的电化学活性与稳定性，为后续PMS活化奠定基础。

Conclusion

本研究通过流穿式REM-BDD电活化PMS，实现了污染物高效降解（k=0.412 min^?1）、超低能耗（0.28 kWh·m^?3·order^?1）和卓越稳定性。传质增强与¹O₂主导机制协同作用，使系统具备广谱适用性，为实际废水处理提供创新解决方案。