对淡水需求的不断增长，以及雨水和地表水等分配水源的污染日益增加，使得有必要开发创新的现场使用水处理技术。使用固体氧化剂的高级氧化工艺（AOPs）为分散式淡水生产提供了一种有前景的方法，但通常受限于非选择性自由基反应，这种反应会同时降解污染物和背景水成分。
2025年5月21日，悉尼大学陈元、Li Wei，东北大学材料科学高等研究所李昊、张迪在国际顶级期刊Advanced Materials发表题为《Sonicated Carbon Nanotube Catalysts for Efficient Point-of-use Water Treatment》的研究论文。
在文中，作者展示了超声处理的碳纳米管（CNTs），它们能高效激活过氧单硫酸盐，通过单线态氧氧化和直接电子转移这两种非自由基途径，实现选择性降解污染物。
优化的超声处理在保留碳纳米管石墨结构的同时，在其表面引入具有催化活性的羰基（C═O）基团，确保了快速的电子转移。
这种方法在5分钟内实现了2,4-二氯苯酚（一种常见的工业和市政污染物）的去除，创下了4.80 µmol g-1s-1的去除率纪录。
此外，作者还展示了可扩展的碳纳米管催化剂合成以及将其集成到平板膜和平中空纤维过滤装置中，确保在自然河水中的长期稳定性和高效的污染物去除效果。
通过推进用于AOPs的选择性碳纳米管催化剂，这项研究为现实世界应用中的现场使用淡水生产提供了一种可扩展、可持续的解决方案。
图1：超声处理碳纳米管（CNT）催化剂的合成与表征
图2：超声处理CNT催化剂的催化性能
图3：DCP去除机制
Sonicated Carbon Nanotube Catalysts for Efficient Point-of-use Water Treatment, Advanced Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202504618