第一作者：孙梦歆 2024级硕士研究生

通讯作者：秦蕾副教授、赖萃教授

论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217111

图文摘要

成果简介

近日，湖南大学环境科学与工程学院秦蕾课题组在Coordination Chemistry Reviews上发表了题为“Research Advances in Electrochemical Advanced Oxidation Processes Based on Persulfate: Activation Mechanisms, Optimization Strategies of Electrode Materials, and Water Treatment Applications”的综述论文（DOI：10.1016/j.ccr.2025.217111）。该综述系统总结了基于过硫酸盐的电化学高级氧化工艺（EAOPs-PS）在水处理领域中的研究进展、面临的挑战及未来发展方向。首先，文章详细阐述了PS在电极界面的电活化机制。其次，系统归纳了电极材料的优化与改性策略，并强调了设计和开发新型高效电极材料的重要性。最后，深入探讨了基于多氧化剂构建的EAOPs中的应用潜力及其协同效应。

全文速览

由于EAOPs-PS具有高效性、操作可控性强及环境友好等独特优势，被认为是一种具有前景的绿色水处理技术。然而，在活化机制、电极材料优化和工程应用等关键领域，仍然缺乏系统化的认知。因此，本综述从微观层面梳理了PS在阳极、阴极及颗粒电极界面的活性氧生成路径。同时深入探讨了元素掺杂、纳米结构构建、限域调控以及形貌调控等电极材料的改性策略。本文还初步探讨了以PS为核心、结合其他氧化剂构建的多氧化剂EAOPs耦合系统。最后，探讨了机器学习与数学建模在EAOPs-PS工艺设计中的潜在应用价值，并明确指出了当前规模化应用中亟待解决的成本控制以及长期稳定性不足等关键挑战。本文为推动EAOPs-PS实现高效、生态友好和长期可行的有机污染水处理提供了突破性见解。

图文导读

相关论文发表数量变化

Fig. 1 Evolution of the number of publications related to “PS activation” and “PS electrochemical activation” in indexed journals from 2010 to 2024. The data comes from the research on “web of science”.

在水处理领域，以电作为外部场能量输入时，体系会表现出高效率、无需催化剂操作和环境友好等优异特性，这成为了当前热门的水处理技术。索引期刊中有关“电化学活化过硫酸盐”的研究论文数量呈现逐年增长的趋势，表明其在水处理领域具有巨大的应用潜力。

阳极、阴极活化PS的机制

Fig. 2 Schematic diagram illustrating the distinct mechanisms of ROS generation via PS activation at different electrode interfaces in the EAOPs-PS: (a) anode, (b) cathode.

在实际水处理过程中，EAOPs-PS的核心机制主要依赖于阳极与阴极界面对PS的协同活化作用，而两者在活化过程中所表现出的界面行为存在本质差异。阳极界面主要通过外部电场提供的能量，直接或间接活化PS，从而生成活性氧物种。阴极界面的活化途径则主要包括三种：一是通过单电子转移实现PS的直接活化；二是借助中间体传递电子进行间接活化，有效促进SO₄^•−等活性物质的生成；三是通过外加电流促进金属离子的氧化还原反应，实现其价态循环，使得PS能够被持续激活。

小结

目前，基于EAOPs-PS的有机污染物降解技术因其低成本、环境友好性及高效降解性能等显著优势，正逐渐成为环境科学领域的研究热点。本综述从该技术的电活化机制、电极材料的优化策略以及在水处理领域中的应用等多个维度出发，系统梳理并深入分析了EAOPs-PS的研究进展。展望未来，融合机器学习等新兴技术，结合政策导向与行业发展需求，有望推动EAOPs-PS向高效、生态友好及可持续的方向进一步发展。