电（类）Fenton阴极材料的研究进展

doi:10.11894/iwt.2020-0159

摘要/Abstract

摘要：

电（类）Fenton技术作为一种高级氧化技术，已经成为难降解有机废水处理领域的研究热点。其可通过阴极曝气的方式原位持续在线生成双氧水（H₂O₂），并与电极表面或溶液中的催化剂反应生成羟基自由基（·OH），实现污染物的高效降解。因此，阴极材料的研发是该技术的关键。综述了电（类）Fenton阴极材料的国内外研究现状及其在水处理中的应用，重点比较了其原位电生成H₂O₂的能力和存在的优缺点等，并对未来的发展趋势进行了阐述。

关键词: 电（类）Fenton, 阴极, 过氧化氢, 羟基自由基

Abstract:

Electro-Fenton-like technology, as an advanced oxidation technology, has become a hot topic in the field of biorefractory organic wastewater treatment. It can electro producing hydrogen peroxide(H₂O₂) in situ via the oxygen reduction reaction on the cathode, which react with the catalyst on the electrode surface or at the solution to produce hydroxyl radicals(·OH) to obtain the degradation of organic pollutants. Hence, the research and development of cathode materials are crucial for this technology. The recent progress of electro-Fenton-like cathode materials and their application in wastewater treatment were reviewed. The ability of electro producing in situ H₂O₂ and their advantages and disadvantages were emphatically described, and then the development trends for electro-Fenton-like cathode were also prospected.

Key words: electro-Fenton-like, cathode, hydrogen peroxide, hydroxyl radical

中图分类号:

X703

陈一萍,郑煜铭. 电（类）Fenton阴极材料的研究进展[J]. 工业水处理, 2021, 41(1): 11-17.

Yiping Chen,Yuming Zheng. Research progress on the electro-Fenton-like cathode materials[J]. Industrial Water Treatment, 2021, 41(1): 11-17.

https://www.iwt.cn/CN/Y2021/V41/I1/11

图/表 3

参考文献 43

1	Liu Hong , Wang Chuan , Li Xiangzhong , et al. A novel electro-Fenton process for water treatment:Reaction-controlled pH adjustment and performance assessment[J]. Environmental Science & Technology, 2007, 41 (8): 2937- 2942. URL
2	Wang Yi , Liu Yuhui , Liu Tianfu , et al. Dimethyl phthalate degradation at novel and efficient electro-Fenton cathode[J]. Applied Catalysis B:Environmental, 2014, 156/157, 1- 7. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.02.041
3	Ventura A , Jacquet G , Bermond A , et al. Electrochemical generation of the Fenton's reagent:Application to atrazine degradation[J]. Water Research, 2002, 36 (14): 3517- 3522. doi: 10.1016/S0043-1354(02)00064-7
4	Espinoza-Montero P , Vasquez-Medrano R , Ibanez J , et al. Efficient anodic degradation of phenol paired to improved cathodic production of H₂O₂ at BDD electrodes[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2013, 160 (7): G3171- G3177. doi: 10.1149/2.027307jes
5	Scialdone O , Galia A , Gattuso C , et al. Effect of air pressure on the electro-generation of H₂O₂ and the abatement of organic pollutants in water by electro-Fenton process[J]. Electrochimica Acta, 2015, 182, 775- 780. doi: 10.1016/j.electacta.2015.09.109
6	Zhou Minghua , Oturan M A , Sirés I . Electro-Fenton process new trends and scale-up[M]. Singapore: Springer Nature, 2017: 1- 437.
7	Paz E , Pinheiro V , Joca J , et al. Removal of Orange Ⅱ(OⅡ) dye by simulated solar photoelectro-Fenton and stability of WO_2.72/Vulcan XC72 gas diffusion electrode[J]. Chemosphere, 2020, 239, 1- 10.
8	Zhu Qianhong , Pan Zhenhua , Hu Shu , et al. Cathodic hydrogen peroxide electrosynthesis using anthraquinone modified carbon nitride on gas diffusion electrode[J]. ACS Applied Energy Materials, 2019, 2 (11): 7972- 7979. doi: 10.1021/acsaem.9b01445
9	Pinheiro V S , Paz E C , Aveiro L R , et al. Mineralization of paracetamol using a gas diffusion electrode modified with ceria high aspect ratio nanostructures[J]. Electrochimica Acta, 2019, 295, 39- 49. doi: 10.1016/j.electacta.2018.10.097
10	Garcia-Rodriguez O , Lee Y Y , Olvera-Vargas H , et al. Mineralization of electronic wastewater by electro-Fenton with an enhanced graphene-based gas diffusion cathode[J]. Electrochimica Acta, 2018, 276, 12- 20. doi: 10.1016/j.electacta.2018.04.076
11	Yang Hujia , Zhou Minghua , Yang Weilu , et al. Rolling-made gas diffusion electrode with carbon nanotube for electro-Fenton degradation of acetylsalicylic acid[J]. Chemosphere, 2018, 206, 439- 446. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.05.027
12	Garza-Campos B , Morales-Acosta D , Hernández-Ramírez A , et al. Air diffusion electrodes based on synthetized mesoporous carbon for application in amoxicillin degradation by electro-Fenton and solar photo electro-Fenton[J]. Electrochimica Acta, 2018, 269, 232- 240. doi: 10.1016/j.electacta.2018.02.139
13	Zhang Zhihong , Meng Hongshan , Wang Yujing , et al. Fabrication of graphene@graphite-based gas diffusion electrode for improving H₂O₂ generation in electro-Fenton process[J]. Electrochimica Acta, 2018, 260, 112- 120. doi: 10.1016/j.electacta.2017.11.048
14	Zhao Hongying , Chen Ying , Peng Qiusheng , et al. Catalytic activity of MOF(2Fe/Co)/carbon aerogel for improving H₂O₂ and ·OH generation in solar photo-electro-Fenton process[J]. Applied Catalysis B:Environmental, 2017, 203, 127- 137. doi: 10.1016/j.apcatb.2016.09.074
15	Zhang Yan , Gao Mingming , Wang Shuguang , et al. Integrated electro-Fenton process enabled by a rotating Fe₃O₄/gas diffusion cathode for simultaneous generation and activation of H₂O₂[J]. Electrochimica Acta, 2017, 231, 694- 704. doi: 10.1016/j.electacta.2017.02.091
16	Liu Tianfu , Wang Kun , Song Shuqin , et al. New electro-Fenton gas diffusion cathode based on nitrogen-doped graphene@carbon nanotube composite materials[J]. Electrochimica Acta, 2016, 194, 228- 238. doi: 10.1016/j.electacta.2015.12.185
17	García-Rodríguez O , Banuelos J A , El-Ghenymy A , et al. Use of a carbon felt-iron oxide air-diffusion cathode for the mineralization of malachite green dye by heterogeneous electro-Fenton and UVA photoelectron-Fenton processes[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2016, 767, 40- 48. doi: 10.1016/j.jelechem.2016.01.035
18	Peng Qiusheng , Zhao Hongying , Qian Lin , et al. Design of a neutral photo-electro-Fenton system with 3D-ordered macroporous Fe₂O₃/carbon aerogel cathode:High activity and low energy consumption[J]. Applied Catalysis B:Environmental, 2015, 174/175, 157- 166. doi: 10.1016/j.apcatb.2015.02.031
19	Luo Haijian , Li Chaolin , Wu Chiqing , et al. Electrochemical degradation of phenol by in situ electro-generated and electro-activated hydrogen peroxide using an improved gas diffusion cathode[J]. Electrochimica Acta, 2015, 186, 486- 493. doi: 10.1016/j.electacta.2015.10.194
20	Wang Yi , Liu Yuhui , Li Xiangzhong , et al. A highly-ordered porous carbon material based cathode for energy-efficient electro-Fenton process[J]. Separation and Purification Technology, 2013, 106, 32- 37. doi: 10.1016/j.seppur.2012.12.013
21	Assumpcao M , Moraes A , Souza R D , et al. Low content cerium oxide nanoparticles on carbon for hydrogen peroxide electrosynthesis[J]. Applied Catalysis A:General, 2012, 411/412, 1- 6. doi: 10.1016/j.apcata.2011.09.030
22	Reis R M , Beati A A G F , Rocha R S , et al. Use of gas diffusion electrode for the in situ generation of hydrogen peroxide in an electrochemical flow-by reactor[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51, 649- 654. URL
23	Chu Yanyang , Qian Yi , Wang Weijing , et al. A dual-cathode electro-Fenton oxidation coupled with anodic oxidation system used for 4-nitrophenol degradation[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012, 199/200, 179- 185. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.10.079
24	Xu Fuyuan , Song Tianshun , Xu Yuan , et al. A new cathode using CeO₂/MWNT for hydrogen peroxide synthesis through a fuel cell[J]. Journal of Rare Earths, 2009, 27, 128- 133. doi: 10.1016/S1002-0721(08)60206-9
25	Zhang Guoquan , Yang Fenglin , Gao Mingming , et al. Electro-Fenton degradation of azo dye using polypyrrole/anthraquinone disulphonate composite film modified graphite cathode in acidic aqueous solutions[J]. Electrochimica Acta, 2008, 53, 5155- 5161. doi: 10.1016/j.electacta.2008.01.008
26	Zhang Xingwang , Fu Jianliang , Zhang Yi , et al. A nitrogen functionalized carbon nanotube cathode for highly efficient electrocatalytic generation of H₂O₂ in electro-Fenton system[J]. Separation and Purification Technology, 2008, 64, 116- 123. doi: 10.1016/j.seppur.2008.07.020
27	Ai Zhihui , Mei Tao , Liu Juan , et al. Fe@Fe₂O₃ Core-shell nanowires as an iron reagent. 3. their combination with CNTs as an effective oxygen-fed gas diffusion electrode in a neutral electro-Fenton system[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2007, 11, 14799- 14803. URL
28	Pozzo A D , Palma L D , Merli C , et al. An experimental comparison of a graphite electrode and a gas diffusion electrode for the cathodic production of hydrogen peroxide[J]. Journal of Applied Electrochemistry, 2005, 35, 413- 419. doi: 10.1007/s10800-005-0800-2
29	Deng Fengxia , Olvera-Vargas H , Garcia-Rodriguez O , et al. Wastewood-derived biochar cathode and its application in electro-Fenton for sulfathiazole treatment at alkaline pH with pyrophosphate electrolyte[J]. Journal of Hazardous Materials, 2019, 377, 249- 258. doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.05.077
30	Zhao Hongying , Qian Lin , Guan Xiaohong , et al. Continuous bulk FeCuC aerogel with ultradispersed metal nanoparticles:An efficient 3D heterogeneous electro-Fenton cathode over a wide range of pH 3-9[J]. Environmental Science & Technology, 2016, 50, 5225- 5233.
31	Zhao Hongying , Wang Yujing , Wang Yanbin , et al. Electro-Fenton oxidation of pesticides with a novel Fe₃O₄@Fe₂O₃/activated carbon aerogel cathode:High activity, wide pH range and catalytic mechanism[J]. Applied Catalysis B:Environmental, 2012, 125, 120- 127. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.05.044
32	Deng Fengxia , Li Sixing , Zhou Minghua , et al. A biochar modified nickel-foam cathode with iron-foam catalyst in electro-Fenton for sulfamerazine degradation[J]. Applied Catalysis B:Environmental, 2019, 256, 1- 14. URL
33	Zhou Peng , Wan Jiafeng , Wang Xirui , et al. Three-dimensional hierarchical porous carbon cathode derived from waste tea leaves for the electrocatalytic degradation of phenol[J]. Langmuir, 2019, 35, 12914- 12926. doi: 10.1021/acs.langmuir.9b02017
34	Wen Shulong , Niu Zhuyu , Zhang Zhen , et al. In-situ synthesis of 3D GA on titanium wire as a binder-free electrode for electro-Fenton removing of EDTA-Ni[J]. Journal of Hazardous Materials, 2018, 341, 128- 137. doi: 10.1016/j.jhazmat.2017.07.014
35	Li Dong , Sun Tianyi , Wang Lu , et al. Enhanced electro-catalytic generation of hydrogen peroxide and hydroxyl radical for degradation of phenol wastewater using MnO₂/Nano-G\|Foam-Ni/Pd composite cathode[J]. Electrochimica Acta, 2018, 282, 416- 426. doi: 10.1016/j.electacta.2018.06.075
36	Chmayssem A , Taha S , Hauchard D . Scaled-up electrochemical reactor with a fixed bed three-dimensional cathode for electro-Fenton process:Application to the treatment of bisphenol A[J]. Electrochimica Acta, 2017, 225, 435- 442. doi: 10.1016/j.electacta.2016.12.183
37	Li Yi , Li Yanan , Xie Baorong , et al. Efficient mineralization of ciprofloxacin using a 3D Ce_xZr_1-xO₂/RGO composite cathode[J]. Environmental Science-Nano, 2017, 4, 425- 436. doi: 10.1039/C6EN00447D
38	Ganiyu S O , Le T X H , Bechelany M , et al. A hierarchical CoFe-layered double hydroxide modified carbon-felt cathode for heterogeneous electro-Fenton process[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5, 3655- 3666. doi: 10.1039/C6TA09100H
39	何盈盈, 孟建, 马亚利, 等. 宽pH条件下Mn₃O₄/ACF复合阴极类电芬顿体系降解亚甲基蓝[J]. 化工学报, 2017, 68 (1): 305- 312. URL
40	Mousset E , Wang Zuxin , Hammaker J , et al. Physico-chemical properties of pristine graphene and its performance as electrode material for electro-Fenton treatment of wastewater[J]. Electrochimica Acta, 2016, 214, 217- 230. doi: 10.1016/j.electacta.2016.08.002
41	Chen Wei , Yang Xiaoling , Huang Jianfei , et al. Iron oxide containing graphene/carbon nanotube based carbon aerogel as an efficient E-Fenton cathode for the degradation of methyl blue[J]. Electrochimica Acta, 2016, 200, 75- 83. doi: 10.1016/j.electacta.2016.03.044
42	Ren Wei , Tang Diyong , Lu Xiaoshuang , et al. Novel multilayer ACF@rGO@OMC cathode composite with enhanced activity for electroFenton degradation of phthalic acid[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2016, 55, 11085- 11096. URL
43	Wang Yi , Liu Yuhui , Liu Tianfu , et al. Dimethyl phthalate degradation at novel and efficient electro-Fenton cathode[J]. Applied Catalysis B:Environmental, 2014, 156/157, 1- 7. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.02.041

电Fenton阴极	O₂/（L·min^-1）	实验条件及其处理效果	参考文献
蓝钨/碳黑气体扩散电极（WO_2.72/Vulcan XC72 GDEs）	0.2	在J=100 mA/cm²，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为623 mg/L 〔电流效率（CE）=57%〕；t=120 min时，酸性橙Ⅱ染料废水的脱色率为100%； t=360 min时，总有机碳（TOC）的去除率为58%	〔7〕
蒽醌-氮化碳气体扩散电极（AQ-C₃N₄ GDEs）		在U=-0.2 V，pH=9，t=60 min时， H₂O₂的产生量大约为30.04 mmol/（h·cm²）（CE=42.2%）	〔8〕
二氧化铈改性碳黑电极（CeO₂/Vulcan XC-72 GDEs）	0.2	在U=-2.7 V，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为1 463 mg/L（CE=44.9%）； t=360 min时，扑热息痛废水中TOC的去除率为90.2%	〔9〕
活性炭气体扩散电极（AC-GDEs）	0.2	在J=30 mA/cm²，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为10 mmol/L； t=720 min时，甲基橙废水的脱色率和TOC的去除率分别为100%和90%	〔10〕
3D打印聚四氟乙烯-碳衣电极（3D PTFE-carbon cloth GDEs）	0.2	在J=40 mA/cm²，pH=3，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为495 mg/L，电子废水TOC的去除率为80%	〔10〕
炭黑-碳衣电极（Carbon black-carbon cloth GDEs）	0.2	在J=25 mA/cm²，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为832 mg/L	〔10〕
不锈钢-炭黑电极（Stainless steel-carbon black GDEs）	0.1	在U=4 V，pH=7，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为1 550 mg/L	〔10〕
多壁碳纳米管气体扩散电极（MWNT-GDEs）	0.1	在J=3.5 mA/cm²，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为1 002.4 mg/L	〔10〕
炭黑-聚四氟乙烯气体扩散电极（Carbon black and PTFE GDEs）	0.2	在J=33 mA/cm²，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为595 mg/L（CE=47%）； t=180 min时，甲基橙的降解率为96%	〔10〕
碳纳米管气体扩散电极（CNTs-GDEs）	0.25	在I=200 mA，pH=3，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为1 221.8 mg/L（CE=48.2%）； t=10 min时，阿司匹林的降解率为100%；t=60 min时，TOC的去除率为62%	〔11〕
介孔碳气体扩散电极（Mesoporous carbon GDEs）	6.895	kPa在J=150 mA/cm²，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为10.85 mmol/L （CE=80%），阿莫西林的降解率和TOC的去除率分别为100%和55%	〔12〕
石墨烯@石墨基气体扩散电极（Graphene@graphite-based GDEs）	0.06	在J=20 mA/cm²，pH=3，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为60 mg/L，罗丹明B废水的脱色率和COD的去除率分别为98%和79%	〔13〕
Fe/Co双金属MOF基炭气凝胶（MOF（2Fe/Co）/carbon aerogel）	0.3	在pH=3及可见光照射下，当t=45 min时，20 mg/L罗丹明B废水降解率达到100%；当t=120 min时，20 mg/L DMP废水降解率达到85%	〔14〕
含四氧化三铁的气体扩散电极（Fe₃O₄/GDEs）		在U=-0.8 V，pH=3时，H₂O₂的产生量大约为12.8 mg/（L·h·cm²）； t=120 min时，四环素和TOC的去除率分别达到了100%和56.7%	〔15〕
氮掺杂石墨烯@碳纳米管（nitrogen-doped GO@CNTs GDEs）	0.45	在U=-0.50 V，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为0.62 mmol/L，邻苯二甲酸二甲酯的降解率达到了100%；t=180 min时，TOC的去除率为51.5%	〔16〕
碳毡气体扩散电极（Carbon felt GDEs）	0.02	当pH=3，J=21.7 mA/cm²，t=240 min时，H₂O₂的累积质量浓度达到94 mg/L	〔17〕
碳毡-氧化铁气体扩散电极（Carbon felt-iron oxide GDEs）	0.02	当pH=3，J=21.7 mA/cm²，t=240 min时H₂O₂的累积质量浓度达到4.3 mg/L； t=15 min时，孔雀石绿废水的脱色率为95%；t=360 min时，TOC的去除率为85%	〔17〕
负载Fe₂O₃的碳气凝胶（3DOM-Fe₂O₃/carbon aerogel）	0.3	当pH=3，J=10 mA/cm²，t=120 min时，H₂O₂的产生量达到18 mg/L； t=150 min时，吡虫啉农药的降解率为95%	〔18〕
炭黑/聚四氟乙烯/钛网电极（Carbon black-PTFE-Ti mesh GDEs）	0.04	在J=60 mA/cm²，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为275.5 mmol/L； t=40 min时，苯酚的降解率为100%；t=120 min时，TOC的去除率为85%	〔19〕
有序多孔碳阴极（Highly-ordered porous carbon cathode）	0.3	在U=-0.50 V，pH=3，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为1.29 mmol/L，邻苯二甲酸二甲酯和TOC的去除率分别超过了90%和75%	〔20〕
二氧化铈掺杂碳电极（4%CeO₂/Carbon GDEs）		在U=-2.3 V，[NaOH]=1 mol/L，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为871 mg/L	〔21〕
Printex 6L导电炭黑/聚四氟乙烯电极（Carbon printex 6L/PTFE GDEs）		在V=-2.25 V，pH=1，t=2 h时，H₂O₂的产生量大约为414 mg/L（CE=22.1%）	〔22〕
石墨气体扩散电极（Graphite GDEs）	1.5	在U=-0.80 V，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为263 mg/L（CE=46.8%）； t=60 min时，苋菜红染料废水的脱色率为100%；t=350 min时，TOC的去除率为80.3%	〔23〕
二氧化铈/多壁碳纳米管气体扩散电极（25%CeO₂/MWNT GDEs）	0.06	在J=18 mA/cm²，[KOH]=5 mol/L，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为275 mmol/L	〔24〕
聚吡咯/二酚二磺酸酯复合膜改性的石墨阴极（PPy/AQDS >CFMG）	0.33	在U=-0.65 V，pH=3时，H₂O₂的产生量大约为2 mg/（L·h·cm²）（CE为64%~73%）；t=360 min时，4-硝基苯酚和TOC的去除率分别为98.8%和51.0%	〔25〕
氮掺杂碳纳米管电极〔（NCNT）/PTFE GDEs〕	0.4	在U=-0.85 V，pH=3，t=90 min时，H₂O₂的产生量大约为145.62 mg/L； t=60 min时，甲基橙的去除率接近100%	〔26〕
Fe@Fe₂O₃/碳纳米管气体扩散电极（Fe@Fe₂O₃/CNTs GDEs）	5	在U=1.2 V，pH=6，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为1.65×10^-2 mmol/L，罗丹明B废水的脱色率为91.5%	〔27〕
碳/聚四氟乙烯气体扩散电极（Carbon/PTFE GDEs）	0.13	在J=0.9 A/m²，pH=3，t=5 h时，H₂O₂的产生量大约为2.4 mg/（L·h·cm²）	〔28〕

电Fenton阴极	O₂/（L·min^-1）	实验条件及其处理效果	参考文献
蓝钨/碳黑气体扩散电极（WO_2.72/Vulcan XC72 GDEs）	0.2	在J=100 mA/cm²，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为623 mg/L 〔电流效率（CE）=57%〕；t=120 min时，酸性橙Ⅱ染料废水的脱色率为100%； t=360 min时，总有机碳（TOC）的去除率为58%	〔7〕
蒽醌-氮化碳气体扩散电极（AQ-C₃N₄ GDEs）		在U=-0.2 V，pH=9，t=60 min时， H₂O₂的产生量大约为30.04 mmol/（h·cm²）（CE=42.2%）	〔8〕
二氧化铈改性碳黑电极（CeO₂/Vulcan XC-72 GDEs）	0.2	在U=-2.7 V，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为1 463 mg/L（CE=44.9%）； t=360 min时，扑热息痛废水中TOC的去除率为90.2%	〔9〕
活性炭气体扩散电极（AC-GDEs）	0.2	在J=30 mA/cm²，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为10 mmol/L； t=720 min时，甲基橙废水的脱色率和TOC的去除率分别为100%和90%	〔10〕
3D打印聚四氟乙烯-碳衣电极（3D PTFE-carbon cloth GDEs）	0.2	在J=40 mA/cm²，pH=3，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为495 mg/L，电子废水TOC的去除率为80%	〔10〕
炭黑-碳衣电极（Carbon black-carbon cloth GDEs）	0.2	在J=25 mA/cm²，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为832 mg/L	〔10〕
不锈钢-炭黑电极（Stainless steel-carbon black GDEs）	0.1	在U=4 V，pH=7，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为1 550 mg/L	〔10〕
多壁碳纳米管气体扩散电极（MWNT-GDEs）	0.1	在J=3.5 mA/cm²，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为1 002.4 mg/L	〔10〕
炭黑-聚四氟乙烯气体扩散电极（Carbon black and PTFE GDEs）	0.2	在J=33 mA/cm²，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为595 mg/L（CE=47%）； t=180 min时，甲基橙的降解率为96%	〔10〕
碳纳米管气体扩散电极（CNTs-GDEs）	0.25	在I=200 mA，pH=3，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为1 221.8 mg/L（CE=48.2%）； t=10 min时，阿司匹林的降解率为100%；t=60 min时，TOC的去除率为62%	〔11〕
介孔碳气体扩散电极（Mesoporous carbon GDEs）	6.895	kPa在J=150 mA/cm²，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为10.85 mmol/L （CE=80%），阿莫西林的降解率和TOC的去除率分别为100%和55%	〔12〕
石墨烯@石墨基气体扩散电极（Graphene@graphite-based GDEs）	0.06	在J=20 mA/cm²，pH=3，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为60 mg/L，罗丹明B废水的脱色率和COD的去除率分别为98%和79%	〔13〕
Fe/Co双金属MOF基炭气凝胶（MOF（2Fe/Co）/carbon aerogel）	0.3	在pH=3及可见光照射下，当t=45 min时，20 mg/L罗丹明B废水降解率达到100%；当t=120 min时，20 mg/L DMP废水降解率达到85%	〔14〕
含四氧化三铁的气体扩散电极（Fe₃O₄/GDEs）		在U=-0.8 V，pH=3时，H₂O₂的产生量大约为12.8 mg/（L·h·cm²）； t=120 min时，四环素和TOC的去除率分别达到了100%和56.7%	〔15〕
氮掺杂石墨烯@碳纳米管（nitrogen-doped GO@CNTs GDEs）	0.45	在U=-0.50 V，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为0.62 mmol/L，邻苯二甲酸二甲酯的降解率达到了100%；t=180 min时，TOC的去除率为51.5%	〔16〕
碳毡气体扩散电极（Carbon felt GDEs）	0.02	当pH=3，J=21.7 mA/cm²，t=240 min时，H₂O₂的累积质量浓度达到94 mg/L	〔17〕
碳毡-氧化铁气体扩散电极（Carbon felt-iron oxide GDEs）	0.02	当pH=3，J=21.7 mA/cm²，t=240 min时H₂O₂的累积质量浓度达到4.3 mg/L； t=15 min时，孔雀石绿废水的脱色率为95%；t=360 min时，TOC的去除率为85%	〔17〕
负载Fe₂O₃的碳气凝胶（3DOM-Fe₂O₃/carbon aerogel）	0.3	当pH=3，J=10 mA/cm²，t=120 min时，H₂O₂的产生量达到18 mg/L； t=150 min时，吡虫啉农药的降解率为95%	〔18〕
炭黑/聚四氟乙烯/钛网电极（Carbon black-PTFE-Ti mesh GDEs）	0.04	在J=60 mA/cm²，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为275.5 mmol/L； t=40 min时，苯酚的降解率为100%；t=120 min时，TOC的去除率为85%	〔19〕
有序多孔碳阴极（Highly-ordered porous carbon cathode）	0.3	在U=-0.50 V，pH=3，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为1.29 mmol/L，邻苯二甲酸二甲酯和TOC的去除率分别超过了90%和75%	〔20〕
二氧化铈掺杂碳电极（4%CeO₂/Carbon GDEs）		在U=-2.3 V，[NaOH]=1 mol/L，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为871 mg/L	〔21〕
Printex 6L导电炭黑/聚四氟乙烯电极（Carbon printex 6L/PTFE GDEs）		在V=-2.25 V，pH=1，t=2 h时，H₂O₂的产生量大约为414 mg/L（CE=22.1%）	〔22〕
石墨气体扩散电极（Graphite GDEs）	1.5	在U=-0.80 V，pH=3，t=240 min时，H₂O₂的产生量大约为263 mg/L（CE=46.8%）； t=60 min时，苋菜红染料废水的脱色率为100%；t=350 min时，TOC的去除率为80.3%	〔23〕
二氧化铈/多壁碳纳米管气体扩散电极（25%CeO₂/MWNT GDEs）	0.06	在J=18 mA/cm²，[KOH]=5 mol/L，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为275 mmol/L	〔24〕
聚吡咯/二酚二磺酸酯复合膜改性的石墨阴极（PPy/AQDS >CFMG）	0.33	在U=-0.65 V，pH=3时，H₂O₂的产生量大约为2 mg/（L·h·cm²）（CE为64%~73%）；t=360 min时，4-硝基苯酚和TOC的去除率分别为98.8%和51.0%	〔25〕
氮掺杂碳纳米管电极〔（NCNT）/PTFE GDEs〕	0.4	在U=-0.85 V，pH=3，t=90 min时，H₂O₂的产生量大约为145.62 mg/L； t=60 min时，甲基橙的去除率接近100%	〔26〕
Fe@Fe₂O₃/碳纳米管气体扩散电极（Fe@Fe₂O₃/CNTs GDEs）	5	在U=1.2 V，pH=6，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为1.65×10^-2 mmol/L，罗丹明B废水的脱色率为91.5%	〔27〕
碳/聚四氟乙烯气体扩散电极（Carbon/PTFE GDEs）	0.13	在J=0.9 A/m²，pH=3，t=5 h时，H₂O₂的产生量大约为2.4 mg/（L·h·cm²）	〔28〕

电Fenton阴极	O₂/（L·min^-1）	实验条件及其处理效果	参考文献
多孔废木材基生物炭电极（Waste-wood-derived biochar cathode）	0.5	在I=100 mA，pH=8，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为13.80 mg/L；t=180 min时，磺胺噻唑的去除率接近100%；t=360 min时，TOC的去除率为92.6%	〔29〕
生物炭改性泡沫镍电极（Biochar@Ni-Foam cathode）	0.5	在J=10 mA/cm²，pH=2，t=40 min时，H₂O₂的产生量大约为45.89 mg/L； t=150 min时，磺胺甲基嘧啶的去除率接近95%； t=480 min时，TOC的去除率为95.22%	〔32〕
3D多孔废茶活性炭阴极（3D tea leaf porous carbon cathode）		在J=30 mA/cm²，pH=3，t=15 min时，H₂O₂的产生量大约为8.62 mg/L； t=120 min时，苯酚的降解率为95.41%；t=180 min时，COD的去除率为90%	〔33〕
3D石墨烯气凝胶（3D GA cathode）	0.1	在J=30 mA/cm²，pH=2，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为58 mg/L， EDTA-Ni的去除率为73.5%	〔34〕
MnO₂改性纳米石墨\|负载铅的泡沫镍双层电极（MnO₂/Nano-G\|Foam-Ni/Pd composite cathode）		在J=39 mA/cm²，pH=7，t=5 min时，H₂O₂的产生量大约为4.8 mg/L； t=120 min时，苯酚和TOC的去除率分别为98.7%和85.3%	〔35〕
3D玻璃碳球（3D glassy carbon pellets cathode）	6	在I=0.8 A，pH=2.9，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为0.06 mmol/min （CE=25%）；t=12 min时，双酚A的降解率为99%； t=90 min时，TOC的去除率为42%	〔36〕
3D负载Ce_xZr_1-xO₂氧化石墨烯电极（3D Ce_xZr_1-xO₂/RGO composite cathode）		在I=0.4 A，pH=3，t=30 min时，H₂O₂的产生量大约为0.8 mg/L； t=300 min时，环丙沙星和TOC的去除率分别为100%和96.38%	〔37〕
钴铁层状双氢氧化物碳毡（CoFe-LDH/CF）	1	在J=4.2 mA/cm²，pH=3，t=10 min时，酸性橙7废水的脱色率为100%； t=120 min时，TOC的去除率为87%	〔38〕
Mn₃O₄/ACF复合阴极（Mn₃O₄/ACF composite cathode）	2.5	在U=-1 V，pH=5，t=10 min时，H₂O₂的产生量大约为71.7 μg/L； t=70 min时，亚甲基蓝和TOC的去除率分别为100%和88.6%	〔39〕
3D石墨海绵（3D graphite sponge）		在U=-0.61 V，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为4.25 mg/（L·cm3）； t=180 min时，苯酚的降解率为78%；t=480 min时，TOC的去除率为50%	〔40〕
含氧化铁的石墨烯/碳纳米管基碳气凝胶（Fe-GMCA）	0.4	在I=15 mA，pH=3，t=120 min时，GMCA阴极处H₂O₂的产生量大约为40 mg/L；t=60 min时，5%Fe-GMCA阴极对MB的脱色率为99%	〔41〕
活性炭纤维@氧化石墨烯@有序介孔碳（ACF@rGO@OMC）	0.3	在U=-0.7 V，pH=3，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为85 t=90 min时，邻苯二甲酸二甲酯废水中TOC的去除率达到80.75%	〔42〕
3D碳纳米管海绵（3D CNTs sponge）	0.4	在U=-0.5 V，pH=3，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为24 mg/L； t=120 min时，邻苯二甲酸二甲酯的降解率接近100%	〔43〕

电Fenton阴极	O₂/（L·min^-1）	实验条件及其处理效果	参考文献
多孔废木材基生物炭电极（Waste-wood-derived biochar cathode）	0.5	在I=100 mA，pH=8，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为13.80 mg/L；t=180 min时，磺胺噻唑的去除率接近100%；t=360 min时，TOC的去除率为92.6%	〔29〕
生物炭改性泡沫镍电极（Biochar@Ni-Foam cathode）	0.5	在J=10 mA/cm²，pH=2，t=40 min时，H₂O₂的产生量大约为45.89 mg/L； t=150 min时，磺胺甲基嘧啶的去除率接近95%； t=480 min时，TOC的去除率为95.22%	〔32〕
3D多孔废茶活性炭阴极（3D tea leaf porous carbon cathode）		在J=30 mA/cm²，pH=3，t=15 min时，H₂O₂的产生量大约为8.62 mg/L； t=120 min时，苯酚的降解率为95.41%；t=180 min时，COD的去除率为90%	〔33〕
3D石墨烯气凝胶（3D GA cathode）	0.1	在J=30 mA/cm²，pH=2，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为58 mg/L， EDTA-Ni的去除率为73.5%	〔34〕
MnO₂改性纳米石墨\|负载铅的泡沫镍双层电极（MnO₂/Nano-G\|Foam-Ni/Pd composite cathode）		在J=39 mA/cm²，pH=7，t=5 min时，H₂O₂的产生量大约为4.8 mg/L； t=120 min时，苯酚和TOC的去除率分别为98.7%和85.3%	〔35〕
3D玻璃碳球（3D glassy carbon pellets cathode）	6	在I=0.8 A，pH=2.9，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为0.06 mmol/min （CE=25%）；t=12 min时，双酚A的降解率为99%； t=90 min时，TOC的去除率为42%	〔36〕
3D负载Ce_xZr_1-xO₂氧化石墨烯电极（3D Ce_xZr_1-xO₂/RGO composite cathode）		在I=0.4 A，pH=3，t=30 min时，H₂O₂的产生量大约为0.8 mg/L； t=300 min时，环丙沙星和TOC的去除率分别为100%和96.38%	〔37〕
钴铁层状双氢氧化物碳毡（CoFe-LDH/CF）	1	在J=4.2 mA/cm²，pH=3，t=10 min时，酸性橙7废水的脱色率为100%； t=120 min时，TOC的去除率为87%	〔38〕
Mn₃O₄/ACF复合阴极（Mn₃O₄/ACF composite cathode）	2.5	在U=-1 V，pH=5，t=10 min时，H₂O₂的产生量大约为71.7 μg/L； t=70 min时，亚甲基蓝和TOC的去除率分别为100%和88.6%	〔39〕
3D石墨海绵（3D graphite sponge）		在U=-0.61 V，pH=3，t=120 min时，H₂O₂的产生量大约为4.25 mg/（L·cm3）； t=180 min时，苯酚的降解率为78%；t=480 min时，TOC的去除率为50%	〔40〕
含氧化铁的石墨烯/碳纳米管基碳气凝胶（Fe-GMCA）	0.4	在I=15 mA，pH=3，t=120 min时，GMCA阴极处H₂O₂的产生量大约为40 mg/L；t=60 min时，5%Fe-GMCA阴极对MB的脱色率为99%	〔41〕
活性炭纤维@氧化石墨烯@有序介孔碳（ACF@rGO@OMC）	0.3	在U=-0.7 V，pH=3，t=180 min时，H₂O₂的产生量大约为85 t=90 min时，邻苯二甲酸二甲酯废水中TOC的去除率达到80.75%	〔42〕
3D碳纳米管海绵（3D CNTs sponge）	0.4	在U=-0.5 V，pH=3，t=60 min时，H₂O₂的产生量大约为24 mg/L； t=120 min时，邻苯二甲酸二甲酯的降解率接近100%	〔43〕

[1]	刘楚楚, 金春姬, 孙楠, 高孟春. 阴极阳极协同电催化降解高硫酸盐废水中活性染料[J]. 工业水处理, 2024, 44(4): 127-137.
[2]	李曼, 祁丽, 彭静波. 基于天然黄铁矿的类Fenton体系处理焦化废水生化出水的研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(3): 81-88.
[3]	王俊达, 王立达, 赵津, 刘锦程, 邓海涛, 刘贵昌. 焦炭与不锈钢耦合阴极的电化学水软化性能研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(3): 97-103.
[4]	白兵兵, 杨晨晔, 豆龙龙, 周瑞, 张洁, 汤颖. 负载型零价过渡金属在双氧化体系下降解高稳定油田污染物[J]. 工业水处理, 2024, 44(12): 123-130.
[5]	乔羽婕, 李楠, 安敬昆. 基于H₂O₂绿色合成的电化学高级氧化处理苯酚废水[J]. 工业水处理, 2022, 42(6): 79-84.
[6]	张春燕, 刘哲语. CaFe₂O₄基复合光催化剂的制备及性能研究[J]. 工业水处理, 2022, 42(2): 104-110.
[7]	周鹏, 展巨宏, 赵尔卓, 李阳, 吴玮, 王玉珏. 电催化臭氧-BAF工艺深度处理印染废水中试研究[J]. 工业水处理, 2022, 42(11): 100-106.
[8]	白孟琦,李敏睿,丁欣欣,王玉如. 不同猝灭剂对SO₄^·-和·OH高级氧化体系的猝灭效果[J]. 工业水处理, 2021, 41(8): 75-80.
[9]	米记茹,田立平,刘丽丽,亓华,王永磊,秦尧,刘宇雷. 过硫酸盐活化方法的研究进展[J]. 工业水处理, 2020, 40(7): 12-17.
[10]	袁晓玲,王飞坤,王雅萌,李登新. 臭氧微纳气泡促进污泥减量及氧化后污泥性质研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(7): 47-50.
[11]	谢昱,潘哲伦,段金萍,钱雅洁,陈秋飞,薛罡,李瑾泽,邓思雨,刘振鸿. 基于·OH及SO₄^·-的高级氧化技术降解DMSO废水[J]. 工业水处理, 2020, 40(6): 76-79, 94.
[12]	栾谨鑫,李鑫浩,王立达,孙文,王耀伟,周英正,邓海涛,陈帅,何少辉,刘贵昌. 复合网状阴极增强电化学水软化系统性能研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(2): 67-70.
[13]	李鑫浩,王立达,孙文,贺永鹏,舒向泉,崔宪峰,刘贵昌. 高效复合网状阴极电化学除垢机理研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(12): 30-33.
[14]	林纬,袁蛟,徐建民,吴礼彬,汪威,郑小涛,喻九阳. 阴极材料及结构对电化学法水处理性能的影响[J]. 工业水处理, 2019, 39(7): 81-84.
[15]	张永建,刘志英,刘璧铭,陆曦,滕月,程兴,徐炎华. 紫外-催化湿式过氧化氢氧化煤化工废水膜浓缩液[J]. 工业水处理, 2019, 39(11): 41-44.

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容