浙江大学环境与资源学院王娟、吴浩斌等提出了一种解耦式氧化过程策略（DOP），通过高效催化剂的设计在AOP中在氧化和还原的两个半反应之间产生足够的正电位差（ΔE），从而触发两个解耦的半反应。该过程在对被污染水体中有机污染物氧化的同时将氧化剂的还原隔离到一个孤立的浮动腔室中，以防止水环境与氧化添加剂的直接接触，从而消除与AOP相关的潜在环境危害。该研究提供了一种有前景的、环保的原位水处理方法。相关论文以“Decoupled oxidation process enabled byatomically dispersed copper electrodes forin-situ chemical water treatment”为题，发表在Nature Communications上，第一作者为余紫薇。

背景介绍

人为废水产生已经引起了全球范围内水污染的重要关注。在现代社会中，大部分废水处理采用了集中式水处理策略，其中废水被收集到污水系统中并在水处理厂进行处理。尽管这些方法很有用，但是对于地理上孤立的社区和开放表面水流（如河流、池塘和湿地）来说，集中式基础设施的建设和维护存在困难。因此，迫切需要开发原位技术，在现场对污染水进行修复，并立即恢复生态环境。生物降解水中的污染物是迄今为止最常用的原位水处理技术之一。随着水中新的生物难降解有机物的出现（多环芳烃、氯化碳烃等），对于开发环境友好的原位策略以处理水中的难降解有机污染物的需求日益增加。

图文导读

图1. 解耦氧化过程（DOP）与传统的高级氧化过程（AOP）之间的对比。 a. DOP原理及原位水处理示意图。b. AOP原理及原位水处理示意图。

DOP方法在对被污染水体中有机污染物氧化的同时将氧化剂的还原隔离到一个孤立的浮动腔室中，以防止水环境与氧化添加剂的直接接触，从而消除与AOP相关的潜在环境危害（图1）。

DOP在双室电解池中的实现和性能评估表明了其对有机污染物的高效去除。在典型实验中，双酚A（BPA）被选为模型有机污染物，过硫酸盐（PDS）被用作DOP的氧化剂。Cu-N-C@GF电极是通过在石墨毡上涂覆制备的Cu单原子/氮掺杂多孔碳复合材料制成的。复合材料中原子分散的Cu原位提供了丰富的反应位点，有助于催化反应的进行。应用Nafion质子交换膜（PEM）来阻止溶剂/反应物的交换，同时允许两个室之间小阳离子的迁移，以在反应过程中保持电中性。电化学分析测试表明，阴极阳极两室之间会产生电势差，此电势差驱动了氧化剂和污染物之间的电化学氧化反应。