近日，实验室马军院士团队吕东伟副教授在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Titanium Oxide Electrocatalytic Membrane Filtration: ‘Two Faces’ of Oxygen Vacancies in Generation and Transformation of Reactive Oxygen Species”的研究论文。在金属氧化物电催化膜过滤过程中，氧空位与活性氧的产生密切相关。该项工作则以氧化钛电催化膜为例，系统地揭示了氧空位在活性氧生成及其转化中的作用。研究发现，在低浓度范围内，氧空位浓度的增加显著促进活性氧（H2O2和•OH）的产生，但在高浓度范围内，氧空位浓度的增加会抑制活性氧的产生。进一步研究证明，氧空位浓度的增加不仅促进了膜内和界面的电荷转移，大幅提升了电催化活性，也加强了对活性氧的吸附作用，降低了活性氧的可利用率。综上所述，氧空位在活性氧的生成和转化过程中表现出了“两面性”，即在低浓度范围内呈促进作用，而在高浓度范围内则呈抑制作用。该项工作可为调控金属氧化物电催化膜过滤过程中活性氧的生成与转化提供指导。
电催化膜技术是一种新兴的水质净化技术，具有高效、可持续地处理水中污染物和控制膜污染的特点。在电催化膜过滤过程中，实现活性氧的高选择性生成对于提高污染物去除效率和能源利用效率具有重要意义。在该项工作中，我们证明了在金属氧化物电催化膜过滤过程中ROS的产生对氧空位浓度的高度依赖性，并揭示了氧空位在ROS的生成与转化过程中所表现出的“两面性”。增加氧空位浓度是加速内部和界面电荷转移、提高电催化活性的有效途径，但过量的氧空位会通过增强吸附作用而对ROS的生成与转化产生不利影响。总的来说，该项工作有力证明了可以通过精确操纵氧空位浓度来实现对ROS生成选择性的有效调节，从而提高金属氧化物电催化膜的污染物去除效率。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c03177
