赵旭Appl. Catal. B.: 阴极表面还原性Fe(II)-Fe(III)氢氧化物辅助增强电催化硝酸盐选择性转化为N2

农业、畜牧业和工业生产排放的含氮化合物废水的污染日益受到关注。为了将无机氮化物选择性转化为N₂，中国科学院赵旭团队报道了一种电催化系统，在120分钟内，其中总氮(TN)去除率和N₂选择性分别达到96.8%和99.6%。

作者利用具有三维孔结构的非贵金属泡沫Fe作阴极，具有高析氯活性的混合金属氧化物(MMO)作阳极来电催化产N₂。

另外，在阴极表面Fe(II)-Fe(III)氢氧化物的绿锈(GR)能够将电子提供给NO₃^–。综上，在阴极处能够发生直接还原、间接的H*还原和GR诱导还原集从而快速将NO₃^–还原为NH₄⁺，NH₄⁺可以通过阳极氧化被氧化为N₂。

将电化学系统用于处理真实废水，由于泡沫铁对NO₃^–还原具有高活性，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，泡沫铁优于工程中常用的商业钛网和不锈钢板。

另外，控制阴极/阳极比率也有利于NO₃^–还原。当阴极/阳极比率优化为2:1，最低残留NO₃^–浓度为0.9 mg/L，最高 TN去除率为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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赵旭Appl. Catal. B.: 阴极表面还原性Fe(II)-Fe(III)氢氧化物辅助增强电催化硝酸盐选择性转化为N2

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