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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