近日，材料与能源学院、江西省材料表面工程重点实验室多树旺课题组在《Chemical Engineering Journal》上发表题为“Cross-scale coupling of Fe–Co-regulated Co(IV)=O formation and microchannel-regulated pollutant transport for efficient antibiotic degradation”的研究论文。

电化学活化过一硫酸盐（EA-PMS）高级氧化技术是去除水体中抗生素类新污染物的有效途径。然而，该技术的实际应用长期面临瓶颈。该研究以可再生松木为模板，经碳化与活化制得完整保留天然管胞结构的碳化木（CW），并在其微通道内原位生长Fe掺杂CoSe₂纳米片，构筑出具有垂直取向、低曲折度微通道的自支撑三维流通式阴极Fe–CoSe₂@CW。有限元模拟结果表明，较小的通道直径可强化污染物由通道中心向反应壁面的径向传质，而低曲折度通道则保障污染物沿电极厚度的轴向穿透，二者协同显著提升了污染物向催化界面的输运效率。同步辐射表征、原位拉曼光谱与密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示，Fe的掺入使Co的d带中心由−1.34 eV上移至−1.23 eV，增强了PMS吸附与界面电荷重排，并通过耦合电子–质子转移（CEPT）路径选择性生成高价Co(IV)=O活性物种。得益于这种“跨尺度传质–化学耦合”机制，该电极对污水中的头孢噻呋实现15分钟内实现近100%去除，分别为碳纸、碳毡和碳化木直接负载体系的4.46倍、2.55倍和96倍。在实际制药废水（初始COD 2032 mg L^-1）中，体系5小时内实现85.5%的COD去除与65.2%的TOC矿化；连续运行20小时仍保持96%的去除率，金属离子浸出浓度远低于地表水环境质量标准限值。

该研究提出了“跨尺度耦合”的电极设计新思路，将电极尺度的微通道传质强化与原子尺度的双金属电子结构调控统一于同一催化体系，为高价金属氧物种介导的电化学高级氧化过程提供了结构设计范式，也为木质碳基功能电极在废水深度处理与新污染物治理中的应用提供了理论依据和技术参考，具有良好的科学意义和应用前景。

材料与能源学院徐迅为论文第一作者，廖露亮和多树旺教授为论文共同通讯作者，新余学院机电工程学院及本校多位研究生参与研究工作。该研究得到国家自然科学基金、江西省自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.181982