清华大学李晓岩团队林琳课题组WR：铁钴双原子中空纳米纤维膜驱动超高效可持续的电芬顿水净化

本文针对传统电芬顿体系中铁循环受阻、催化活性与稳定性难以兼顾、能耗偏高等瓶颈问题，研究了一种新型电催化膜材料。研究背景指出，非均相电芬顿体系虽能原位生成过氧化氢并活化产生羟基自由基，但Fe(III)还原再生缓慢，导致铁泥污染和催化失效。研究目的为通过原子级配位重构和传质路径优化，突破“铁锁”限制，实现高效、稳定的电芬顿水处理。结论表明，通过同轴静电纺丝与高温热解策略，将铁钴双原子位点限域嵌入中空碳纳米纤维薄壁中，构筑的柔性电催化膜在-0.6 V电位下对四环素去除率达99%，穿透式通量约1000 L m-2 h-1，连续运行1000小时后仍保持稳定活性。钴位点通过电子穿梭效应驱动Fe(III)/Fe(II)循环，无需外源补铁。系统铁、钴浸出浓度低于饮用水安全标准，矿化率超50%，能耗低至0.05 kWh m-3，并实现了99.99%的耐药大肠杆菌灭活率。该工作将电催化与膜分离融合，为高效可持续的电芬顿水净化提供了新机制与新材料。