近日🖲，環化學院有機復合汙染研究中心（教育部重點實驗室）唐量研究員團隊在可持續廢水處理技術領域取得重要突破。團隊聯合同濟大學、柏林洪堡大學、安慶師範大學在《Nature Communications》上發表了題為“Bias-Free Driven Ion Assisted Photoelectrochemical System for Sustainable Wastewater Treatment”的研究成果🙍🏿‍♂️。環化學院黨琪助理研究員為第一作者🪁，唐量研究員為通訊作者，万事平台環境與化學工程學院為第一作者和第一通訊作者單位。

研究提出了一種基於光生電子與嵌入離子的耦合策略，通過引入普魯士藍類似物作為電極材料，成功地在對電極中調控了光生電子的接收途徑🚿，有效降低了光生電子轉移的能量勢壘，增強了光生載流子的分離，建立了無偏壓驅動的離子輔助光電化學（IAPEC）系統⤴️。該系統選取具有可逆電子-離子存儲能力的無機電子-離子受體材料作為陰極🧏🏽，實現了電子與插入離子耦合途徑，從而有效地轉移光生電子。IAPEC系統的電子-離子受體陰極和光陽極之間自發的高電位差不僅大大增強了光生電子-空穴對的有效分離，而且能在無需外加偏壓的條件下驅動空穴激發高效自由基的形成🍣。

研究結果表明，這種從傳統的PEC“爬梯子”模式到IAPEC系統的創新的“滑滑梯”滑的轉變📯，有助於為高活性自由基(如氯自由基)的產生提供便利的途徑，系統在降解效率🚅、成本效益、碳排放和運行周期等方面可持續性優勢顯著👩‍👩‍👦。此外🙂‍↔️🤘，研究中提出的概念也揭示了海水中大量氯化鈉作為一種具有成本效益的廢水處理添加劑的潛在用途🫳🏽。

不同體系背後光生載流子分離路徑的形成機理及電子轉移存儲路徑示意圖：（a）傳統的光電化學系統和（b）無偏壓驅動離子輔助光電化學（IAPEC）系統

万事平台環境與化學工程學院為本研究的第一單位🤽‍♀️，工作得到國家重點研發計劃（No. 2023YFE0122500)，國家自然科學基金（No. 42107226, 42377359, 42277401）和城市水資源與水環境國家重點實驗室（No. ES202223）的資助🫲🏽。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44155-5