综述：脉冲与直流电流电化学降解水中有机污染物的对比评述：机理、研究进展与未来趋势

本综述系统比较了脉冲电催化(PE)与直流(DC)体系在有机污染物降解中的性能差异，重点阐述了脉冲电催化通过周期性电场调制诱导双电层重构、增强物质传输与活性位点动态生成的机理，为构建高效绿色电化学水处理技术体系提供理论依据。

　　

脉冲电催化技术作为一种新兴的电化学强化手段，凭借其周期性电场调制特性，在有机污染物降解领域展现出显著优于传统直流电催化的性能。与传统直流体系在恒定电位下存在的反应动力学受限、电极钝化严重等问题相比，脉冲电催化通过周期性的开关电流，有效诱导电极-电解质界面的双电层重构，促进物质传输与吸附-脱附过程，并通过诱导表面缺陷和活性位点的动态生成增强中间产物的进一步转化。

性能优化的机制突破

脉冲电催化通过施加电场驱动电极表面的电子转移反应，诱导有机污染物分子发生还原或氧化反应。在阴极，电解还原过程可通过生成H*或通过氧还原反应(ORR)产生活性氧物种(ROS)，实现有机污染物的还原脱卤或氧化降解。在阳极，有机污染物既可通过直接电子转移氧化，也可通过阳极产生的·OH、SO₄^•?等自由基介导的间接氧化途径降解。脉冲电催化通过周期性的电位切换，动态调控界面反应环境，显著增强反应速率与产物选择性。

电极界面行为与反应微环境的调控

在有机污染物电化学降解过程中，电极-溶液界面的微观反应机制直接决定体系的反应活性和能量效率。传统直流催化体系中，电极界面长期处于稳态电场环境，反应物和中间体在电极表面的吸附-脱附行为、电极表面双电层结构以及界面pH梯度等难以动态调整，导致反应选择性差、中间体积累和电极钝化等问题。脉冲电催化通过周期性的电场开关，实现界面双电层的周期性充放电过程，打破扩散层限制，强化传质效率。在断电阶段(T_off)，界面吸附的中间产物和副反应产物得以脱附，缓解电极钝化；在通电阶段(T_on)，高电位脉冲有效激活催化剂表面，生成高活性自由基。

与直流电化学技术的性能比较

相比直流体系，脉冲电化学技术突破了恒定电位的静态限制，通过动态参数调节实现反应路径的精准控制。在降解效率方面，脉冲模式通过增强传质和抑制副反应，使污染物降解速率提高1.5-3倍；在能量效率方面，通过减少副反应和降低极化电压，能耗降低30%-60%；在电极稳定性方面，通过周期性脱附中间产物和缓解电极腐蚀，电极寿命延长2-5倍；在反应选择性方面，通过调控脉冲参数（频率、占空比、E_on/E_off）可实现特定反应路径的定向增强。

与其他技术的协同增效

脉冲电化学正与过硫酸盐(PS)活化、超声(US)增强、光 electrocatalytic(PEC)增强和摩擦纳米发电机(TENGs)驱动等多种先进氧化与能量强化技术深度耦合。通过多维能量场的动态叠加与交互作用，这些复合体系不仅突破了单一技术的局限性，还实现了反应活性和能量效率的协同提升。特别是与TENGs的结合，利用其高频脉冲输出特性，为电化学系统提供了绿色可持续的能源供应方式。

装置结构设计的创新

脉冲电化学降解系统的装置设计与脉冲电源的深度耦合显著提升了系统处理效率与运行稳定性。相比传统直流系统，脉冲模式通过装置结构优化可实现更高效的能量利用和界面反应控制。微通道反应器、三维电极结构和流动式反应器的设计，与脉冲电场产生协同效应，通过增强湍流、扩大比表面积和优化传质路径，进一步提升了污染物降解效率。

总结与展望

脉冲电催化通过电流/电压调制重塑电极-电解质界面微环境，在提升污染物去除效率、抑制副反应、降低能耗和延长电极寿命方面展现出独特优势。未来研究应聚焦于脉冲参数与反应机制的定量构效关系建立、催化剂表面活性位点的动态演化过程原位表征、脉冲专用反应器设计与系统集成优化，以及实际水体的工程化应用验证，推动该技术在水污染控制领域的深入发展和实际应用。