Effektiv elektrokatalytisk reduktion af nitrat til nitrogen:Lovende måde at fjerne nitrogen fra vand

Ifølge et papir for nylig offentliggjort i Chemical Communications , udviklede Prof. Meng Guowens gruppe fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) et effektivt elektrokatalytisk materiale til at reducere nitrat i vand til nitrogengas, hvilket giver en lovende måde at nedbryde nitrogenkoncentrationen i vand.

"Dette materiale er en succes med at forbedre selektiviteten af ​​elektrokatalytisk reduktion af nitrat for N₂ i vand," sagde associeret prof. Tang Haibin, der ledede undersøgelsen.

Nitrat, et farligt vandforurenende stof, fører til vandeutrofiering, vandopblomstring og andre økologiske og miljømæssige problemer. Blandt nitratfjernelsesmetoder og -teknologier skiller den elektrokatalytiske reduktionsmetode sig ud, da den selektivt kan omdanne nitrat (NO₃ ^- ) til ammonium (NH₄ ⁺ ) eller nitrogengas (N₂ ), som effektivt kan reducere koncentrationen af ​​total nitrogen i vand. Dette fænomen har anvendelser til restaurering af eutrofierede vandområder. Imidlertid er de tidligere rapporterede materialer, selv om de har præference selektivitet og effektivitet over for ammoniak/ammonium, ikke egnede til anvendelse i praktiske vandmiljøer såsom søer og floder.

I denne undersøgelse, et (111) fortrinsvis orienteret kobberoxid (Cu₂ O) film blev fremstillet på overfladen af ​​en porøs kobberskumramme (Cu₂). O@CF) ved elektrokemisk aflejring. På grund af den ledende porøse kobberskumramme kan kompositstrukturen let bruges som katode til elektrokatalytisk reduktion af nitrat. Resultaterne viste, at den katalytiske reduktion af nitrat til N₂ var væsentligt forbedret.

"I alkalisk opløsning er fjernelseshastigheden af ​​nitrat 93% og selektiviteten af ​​N₂ er 99%; og i neutral opløsning var fjernelseshastigheden af ​​nitrat 94,3 % og selektiviteten af ​​N₂ er 49,2 %", sagde prof. Tang.

For at verificere den mulige interferens af andre kationer og anioner i faktisk vand, blev der udført elektrokatalytiske tests med søvand fra et lokalt reservoir.

"Fjernelsesraten nåede så højt som 91,1 % for nitrat og selektiviteten for N₂ steg op til 64,2 %," sagde Tang, "begge var højere end hvad vi havde forventet."

Forberedelsen af ​​katodematerialet i denne undersøgelse er enkel, og det kan realisere høj selektivitet for nitrogengas, hvilket indikerer anvendelsespotentialet for Cu₂ O i elektrokatalytisk reduktion af nitrat til nitrogengas.

Dette arbejde giver værdifuld reference til yderligere design af stabile og effektive elektrokatalytiske materialer til at fjerne nitrogen fra vand, hvilket er nyttigt til behandling og beskyttelse af vandøkologiske miljø. + Udforsk yderligere

Brug af grøn te som reduktionsreagens til fremstilling af nanomaterialer til at syntetisere ammoniak