文献分享382：通过与电芬顿相结合共同增强太阳能界面蒸发中的挥发性有机化合物降解和蒸汽生成

本期分享发表在Water Research杂志上题目为“Co-enhancing volatile organic compound degradation and steam generation in solar interfacial evaporation by integrating with electro-Fenton”的研究文章。

Part 1 文章简介

太阳能界面蒸发 (SIE) 过程为缓解淡水短缺提供了一种有效且可持续的方法，但挥发性有机化合物 (VOC) 的同时蒸发限制了该技术的应用。在此，首次提出了一种新颖的电 Fenton 辅助 SIE (EF/SIE)，以同时增强蒸汽生成和 VOC 去除，其基于由饰有 Fe/N 掺杂多孔碳 (FeNCx/GF) 的石墨毡组成的蒸发器。这种集成光热和电催化技术的双功能蒸发器实现了“自给自足”的降解过程，其中 FeNCx 充当异相电催化剂，在蒸发器界面原位产生 H2O2 和活性氧化物 (ROS) 以降解 VOC。结果，EF/SIE 系统在冷凝水中的 VOC 去除效率达到了 97.8±1.7%，是单一 SIE 系统的 4.8 倍。同时，由于电芬顿过程中焦耳加热的作用，水到蒸汽的转化速度加快，在阴极界面的蒸发速度达到1.65 kg m-2 h-1，而单一SIE系统的蒸发速度仅为1.43 kg m-2 h-1。此外，外部太阳能电池实现了完全的光电热转换，确保了EF/SIE系统在室外实验中具有出色的VOC去除效率（99％）。创新设计的系统在不同水基质中也表现出多功能性。因此，双功能蒸发器成功地将SIE与EF结合在一起，为高效处理含VOC废水提供了一种可持续的协同策略。

‍ Part 2 主要图表

图1是（a）FeNCx/GF的制备示意图。（b）（c）FeNC900、（d）GF和（e）FeNC900/GF的SEM图像。（f）FeNC900/GF的水接触角。

图2是（a）FeNCx（x = 700、800、900 和 1000）的拉曼光谱。（b）FeNC900/GF、GF 和 FeNC900 的 XRD 光谱。（c）N2 吸附/解吸等温线，以及（d）FeNC900 的孔径分布。

图3是（a）不同催化剂电Fenton体系苯酚浓度的变化和（b）降解率。（c）电Fenton、电吸附、吸附过程中苯酚浓度的变化。（d）氮基团含量与降解率（k）呈线性关系。

图4是（a）标准辐射下纯水、不含 Nafion 的 GF 和 FeNC900/GF 的水质量变化（太阳光强度：1.0 kW m-2）。（b）不含 Nafion 的 GF 和 FeNC900/GF 的表面温度。（c）不含 Nafion 的 GF、GF 和 FeNC900/GF 的 UV-vis-NIR 光谱。（d）标准辐射下不同热解温度下 FeNCx 的水质量变化（太阳光强度：1.0 kW m-2）。

图5是（a）不同体系（EF/SIE、ES/SIE、SIE、EF(GF)/SIE）的去除效率。不同实验参数对EF/SIE体系的影响：（b）施加电位和（c）溶液pH（阳光强度：1.0 kW m-2）。EF/SIE体系的循环稳定性：（d）蒸发速率和（e）去除效率（阳光强度：1.0 kW m-2）。（f）EF/SIE体系在实际水基质中的去除效率（阳光强度：1.0 kW m-2）。（g）EF/SIE体系对不同污染物的去除效率（阳光强度：1.0 kW m-2）。（h）室外界面太阳能蒸发催化降解装置示意图。（i）EF/SIE体系在室外环境中的去除效率。

图6是(a) 在 TBA、p-BQ 和 FFA 清除剂存在下，EF/SIE 体系 (阳光强度：1.0 kW m-2) 降解苯酚的性能。(b) EPR 光谱。施加电压 (阳光强度：1.0 kW m-2) 对 (c) 蒸发速率和 (d) 蒸发器表面温度的影响。(e) ATR-FTIR 光谱。(f) 不同温度下的三电极降解体系 (批量测试)。(g) 不同反应温度下 EF/SIE 体系和 EF 体系 (批量测试) 中的 TOC 去除率。(h) 不同反应温度下 FeNC900 的奈奎斯特图。(i) 在不同反应温度下用线性扫描伏安法 (LSV) 测试的 FeNC900 负载的 RRDE 上的转移电子数。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123348

引用：Yu, Yueling, et al. "Co-enhancing volatile organic compound degradation and steam generation in solar interfacial evaporation by integrating with electro-Fenton." Water Research (2025): 123348.

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