电芬顿技术通过阴极原位产H₂O₂并活化产生·OH，能有效降解水中抗生素等微污染物。传统平行板反应器受限于污染物和O₂从溶液主体向电极表面的扩散传质慢，对低浓度抗生素的处理效率低下，能耗高。流通式膜电极，通过将电催化活性材料制备成多孔膜，并迫使废水垂直穿透膜孔，可将传质模式从缓慢的扩散转变为准无限的对流传质，极大地缩短了污染物和O₂到电极表面的距离，从而成倍提升了电流效率和降解速率。这是解决电化学水处理传质瓶颈的前沿策略。
本研究通过真空抽滤和后续原位水热法，在碳纳米管（CNT）膜纤维上原位生长了粒径均匀的Co₃O₄纳米颗粒，制成自支撑的Co₃O₄/CNT复合膜电极。在流通式电芬顿模式下，含磺胺甲噁唑（SMX，5mg/L）的废水垂直穿透该膜阴极。在膜孔内部，溶解的O₂被CNT高效还原为H₂O₂，随即被邻近的Co₃O₄纳米颗粒活化，产生高浓度的·OH。SMX分子在对流传质驱动下与·OH充分接触，在极短的水力停留时间（<20秒）内，SMX的去除率超过98%。
其单位能耗的处理水量是传统平行板电芬顿反应器的12倍以上，展现了流通式设计带来的传质革命性增强。EPR和自由基捕获实验证实，·OH是该体系的主要活性物种。Co₃O₄在近中性pH（5-7）下展现了稳定的高催化活性，克服了传统芬顿的pH限制。连续运行和循环测试表明，该膜电极具有良好的稳定性和可重复使用性，钴离子的溶出浓度低于0.05mg/L。该研究成功地将高效钴基催化剂与流通式膜电极设计相结合，为水中微量高风险抗生素的深度净化提供了高效、紧凑、可工程化的电化学新装备。
