基于能量等效驱动原则的电约束材料(ECMs)设计策略及其在水净化中的抗污机制研究

电化学水处理技术因其环境友好、易控高效等优势成为可持续环境修复的研究热点。来自国内的研究团队聚焦电约束材料(ECMs)的尺度设计难题，通过等效能量驱动(压力驱动/电驱动)的权衡策略，揭示了羟基自由基主导的界面氧化机制可有效抵抗天然聚合物引起的电极失活，为构建高效传质、节能抗污的水处理界面提供了新范式。

　　

这项研究揭开了电约束材料(Electrical Confinement Materials, ECMs)在水净化领域的尺度设计奥秘。电化学水处理技术凭借其绿色环保、可控性强及高效降解有机污染物的特点，正成为环境修复领域的明日之星。ECMs材料展现出卓越的传质强化特性，能显著降低系统能耗并缩短反应时间。

研究团队从等效能量驱动(包括压力驱动和电驱动)的权衡视角出发，系统评估了ECMs的设计策略。通过考察不同空间尺度限制下的反应效率和界面抗污潜力，发现遵循等效能量输入原则时，ECMs能巧妙解决材料空间尺度设计的核心难题。这一突破不仅实现了水净化过程的能量等效优化，更攻克了限域通道内催化层负载的重大应用挑战。

特别值得注意的是，研究揭示了羟基自由基主导的界面氧化机制能有效抵御水体中溶解性天然聚合物引发的电极失活现象。这些发现为设计兼具高效传质、节能抗污特性的水处理界面提供了关键科学依据，大幅提升了电化学方法在实际应用中的潜力。图文摘要生动展示了基于能量等效设计原则的新型ECMs构建范式，这种可扩展的策略成功突破了小尺度材料合成的局限，同时增强了材料应对环境干扰的抗污能力。

（注：研究声明无利益冲突）