高性能陶瓷导电膜的制备及其在电化学MBR中作为阴阳极的应用：抗污染性能与机制解析

本研究通过涂层-碳化法制备出表面电阻仅198.70 Ω/cm的陶瓷导电膜（CCMs），在电化学膜生物反应器（EMBR）中作为阳极时，2.0 V电压下膜污染率降低23.65%，阴极模式下降低13.05%，同时实现COD（93.55%）和NH4+-N（96.39%）的高效去除，揭示了电氧化（electro-oxidation）优于电排斥（electro-repulsion）和H2冲刷的抗污染机制。

　　

Highlight

采用涂层-碳化法优化制备的陶瓷导电膜（CCMs）展现卓越性能：表面电阻低至198.70±23.24 Ω/cm，电化学阻抗谱（EIS）和循环伏安（CV）分析证实其界面电子转移速率显著提升。

Materials

以α-Al₂O₃陶瓷膜为基底，葡萄糖为碳前驱体，通过调控碳化温度（700-900°C）、时间及前驱体浓度，获得最佳导电性能。

Optimization of CCMs preparation process

碳化温度实验显示：900°C时导电层结晶度最高（图2a），而碳化时间超过2小时后电阻趋于稳定。前驱体浓度10%时形成连续导电网络，电阻骤降。

Conclusions

2.0 V阳极模式下，电氧化（electro-oxidation）对EPS（胞外聚合物）的分解能力远超阴极的电排斥（electro-repulsion）和氢气冲刷，使污染速率降低23.65%，印证了"氧化主导"的抗污染机制。

CRediT authorship contribution statement

Jinzhuo Shi主笔实验与数据分析，Yisong Hu负责基金支持与框架设计，团队共同完成论文修订。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgements

感谢国家重点研发计划（2022YFC3203102）和陕西省自然科学基金（2025JC-YBMS-488）的资助，以及杨胜炯教授在制膜技术上的支持。