近日，我院有机复合污染研究中心（教育部重点实验室）唐量研究员团队在可持续废水处理技术领域取得重要突破。团队联合同济大学、柏林洪堡大学、安庆师范大学在《Nature Communications》上发表了题为“Bias-Free Driven Ion Assisted Photoelectrochemical System for Sustainable Wastewater Treatment”的研究成果。我院党琪助理研究员为第一作者，唐量研究员为通讯作者，上海大学环境与化学工程学院为第一作者和第一通讯作者单位。

研究提出了一种基于光生电子与嵌入离子的耦合策略，通过引入普鲁士蓝类似物作为电极材料，成功地在对电极中调控了光生电子的接收途径，有效降低了光生电子转移的能量势垒，增强了光生载流子的分离，建立了无偏压驱动的离子辅助光电化学（IAPEC）系统。该系统选取具有可逆电子-离子存储能力的无机电子-离子受体材料作为阴极，实现了电子与插入离子耦合途径，从而有效地转移光生电子。IAPEC系统的电子-离子受体阴极和光阳极之间自发的高电位差不仅大大增强了光生电子-空穴对的有效分离，而且能在无需外加偏压的条件下驱动空穴激发高效自由基的形成。

研究结果表明，这种从传统的PEC“爬梯子”模式到IAPEC系统的创新的“滑滑梯”滑的转变，有助于为高活性自由基(如氯自由基)的产生提供便利的途径，系统在降解效率、成本效益、碳排放和运行周期等方面可持续性优势显著。此外，研究中提出的概念也揭示了海水中大量氯化钠作为一种具有成本效益的废水处理添加剂的潜在用途。

不同体系背后光生载流子分离路径的形成机理及电子转移存储路径示意图：（a）传统的光电化学系统和（b）无偏压驱动离子辅助光电化学（IAPEC）系统

上海大学环境与化学工程学院为本研究的第一单位，工作得到国家重点研发计划（No. 2023YFE0122500)，国家自然科学基金（No. 42107226, 42377359, 42277401）和城市水资源与水环境国家重点实验室（No. ES202223）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44155-5