近期，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體所納米材料與器件技術(shù)研究部科研人員在電催化去除水中硝酸鹽研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《化學(xué)通訊》期刊上。

由于工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，水體硝酸鹽污染問題在全球范圍普遍存在，這容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，產(chǎn)生水華等生態(tài)環(huán)境問題，威脅水質(zhì)安全，對自然生態(tài)環(huán)境和公眾健康造成巨大威脅，因此發(fā)展高效去除水中硝酸鹽方法和技術(shù)具有重要意義。其中，電催化還原方法可以將硝酸鹽選擇性轉(zhuǎn)化為銨或氮?dú)?，具有效率高、容易操作、不產(chǎn)生污泥、投資成本較低等優(yōu)點(diǎn)。特別是將硝酸鹽電催化還原為無毒的氮?dú)猓苡行Ы档退w中總氮濃度，具有廣泛的應(yīng)用前景。雖然目前已報(bào)道的材料均對產(chǎn)氨/銨具有較高的選擇性和效率，在工業(yè)固氮領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力，但并不適用于湖泊河流等實(shí)際水環(huán)境中的降氮除氮。

鑒于此，研究人員探索了進(jìn)一步提高電催化還原硝酸鹽為氮?dú)獾倪x擇性的方法，通過電化學(xué)沉積，在多孔泡沫銅材料表面沉積了以晶面擇優(yōu)取向的Cu2O薄膜，用作電催化還原硝酸鹽的陰極，發(fā)現(xiàn)其催化還原硝酸鹽為氮?dú)獾男阅苡酗@著提高，在堿性溶液中，硝酸鹽的去除率為93%，對氮?dú)獾倪x擇性為99%；在中性溶液中，硝酸鹽去除率為94.3%，對氮?dú)獾倪x擇性為49.2%。為了驗(yàn)證實(shí)際水體中含有的其他陰陽離子對性能的干擾，該研究以添加電解質(zhì)的董鋪水庫湖水為基質(zhì)，研究了其電催化性能，獲得了硝酸鹽去除率為91.1%，對氮?dú)獾倪x擇性為64.2%。

該研究工作中的陰極材料制備工藝簡單，可以實(shí)現(xiàn)對氮?dú)獾妮^高選擇性，展現(xiàn)了Cu2O在電催化還原硝酸鹽為氮?dú)獾膽?yīng)用潛力，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)穩(wěn)定高效的電催化材料，實(shí)現(xiàn)水中降氮除氮等水生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)提供參考。（記者 汪永安）