随着工业化的快速发展,大量有机污染物进入水体,对生态环境和人类健康构成严峻挑战;传统水处理方法如吸附、絮凝等存在效率低、成本高、易产生二次污染等问题,难以满足复杂污染物的处理需求。电芬顿技术作为一种高级氧化技术,虽能通过产生强氧化性羟基自由基高效降解有机物,但传统电极材料的性能限制制约了其广泛应用。 针对此技术瓶颈,辽宁科技大学陈星星教授与窦金孝副教授团队创新性地采用微波辅助静电纺丝技术,成功制备出富含原子级铁的自支撑膜电极(FeBNC/CFM)。研究团队通过引入六方氮化硼作为电子调控剂,并结合三段温控工艺(预热、预氧化、碳化),实现了对铁原子的精准修饰和分散。实验数据表明,该电极材料中铁以单原子形式存在,并通过Fe-N和Fe-B键配位环境优化了金属中心的电子结构,提升了催化活性。 在实际应用中,该电极在电芬顿体系中表现出优异的污染物降解性能。以罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究团队系统优化了材料制备和反应运行参数,包括微波合成条件、碳化温度、电流强度等。结果显示,优化后的电极能够在较短时间内实现污染物的高效降解,且无需额外添加大量化学试剂,降低了处理成本。 这一技术的突破不仅为工业废水处理提供了高效、环保的解决方案,也为电芬顿技术的继续应用奠定了材料基础。未来,随着电极材料的规模化生产和工艺优化,该技术有望在印染、化工等高污染行业推广,助力我国水环境治理水平的提升。
水污染防治是生态文明建设和可持续发展的关键任务。辽宁科技大学团队的研究成果通过材料创新和工艺优化,为复杂有机污染物的高效处理提供了新的技术支撑。随着研究的深入和工程化应用的推进,这类新型膜电极材料将在工业废水处理和环境修复领域发挥重要作用,为保护水生态环境和人类健康作出贡献。