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趙旭Appl. Catal. B.: 陰極表面還原性Fe(II)-Fe(III)氫氧化物輔助增強(qiáng)電催化硝酸鹽選擇性轉(zhuǎn)化為N2

農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)排放的含氮化合物廢水的污染日益受到關(guān)注。為了將無(wú)機(jī)氮化物選擇性轉(zhuǎn)化為N₂，中國(guó)科學(xué)院趙旭團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種電催化系統(tǒng)，在120分鐘內(nèi)，其中總氮(TN)去除率和N₂選擇性分別達(dá)到96.8%和99.6%。

作者利用具有三維孔結(jié)構(gòu)的非貴金屬泡沫Fe作陰極，具有高析氯活性的混合金屬氧化物(MMO)作陽(yáng)極來(lái)電催化產(chǎn)N₂。

另外，在陰極表面Fe(II)-Fe(III)氫氧化物的綠銹(GR)能夠?qū)㈦娮犹峁┙oNO₃^–。綜上，在陰極處能夠發(fā)生直接還原、間接的H*還原和GR誘導(dǎo)還原集從而快速將NO₃^–還原為NH₄⁺，NH₄⁺可以通過(guò)陽(yáng)極氧化被氧化為N₂。

將電化學(xué)系統(tǒng)用于處理真實(shí)廢水，由于泡沫鐵對(duì)NO₃^–還原具有高活性，在TN去除率(91.0% vs 62.8%和26.4% , 180 min)和能源成本(0.048?kW?h g^-1TN vs 0.106 kW?h g^-1TN 和0.316 kW?h g^-1TN )方面，泡沫鐵優(yōu)于工程中常用的商業(yè)鈦網(wǎng)和不銹鋼板。

另外，控制陰極/陽(yáng)極比率也有利于NO₃^–還原。當(dāng)陰極/陽(yáng)極比率優(yōu)化為2:1，最低殘留NO₃^–濃度為0.9 mg/L，最高 TN去除率為99.5%。

Selective conversion of nitrate to nitrogen gas by enhanced electrochemical process assisted by reductive Fe(II)-Fe(III) hydroxides at cathode surface. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120552

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