12月18日，我校资源环境学院唐量教授在国际顶级期刊《Nature Communications》（一区TOP）上以第一通讯作者、我校为共同通讯作者单位发表了题为“Bias-Free Driven Ion Assisted Photoelectrochemical System for Sustainable Wastewater Treatment”的研究成果。据悉，这是我校首次以通讯作者单位在《Nature》子刊系列发表学术研究论文。
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)的产生提供了便利的途径，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。
图1. 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。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-44155-5
