Volgens een recent gepubliceerd artikel in Chemical Communications , ontwikkelde de groep van Prof. Meng Guowen van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een efficiënt elektrokatalytisch materiaal om nitraat in water te reduceren tot stikstofgas, wat een veelbelovende manier biedt om de stikstofconcentratie in water af te breken.

"Dit materiaal is een succes in het verbeteren van de selectiviteit van elektrokatalytische reductie van nitraat voor N₂ in water," zei associate prof. Tang Haibin, die de studie leidde.

Nitraat, een gevaarlijke waterverontreinigende stof, leidt tot watereutrofiëring, waterbloei en andere ecologische en milieuproblemen. Onder de nitraatverwijderingsmethoden en -technologieën valt de elektrokatalytische reductiemethode op, omdat deze nitraat selectief kan omzetten (NO₃ ^- ) in ammonium (NH₄ ⁺ ) of stikstofgas (N₂ ), die de concentratie van totale stikstof in water effectief kan verminderen. Dit fenomeen heeft toepassingen voor het herstel van geëutrofeerde waterlichamen. De eerder gerapporteerde materialen, hoewel met een preferentiële selectiviteit en efficiëntie ten opzichte van ammoniak/ammonium, zijn echter niet geschikt voor toepassing in praktische wateromgevingen zoals meren en rivieren.

In deze studie werd een (111) preferentieel georiënteerd koperoxide (Cu₂ O) film werd bereid op het oppervlak van een poreus koperen schuimraamwerk (Cu₂ O@CF) door elektrochemische afzetting. Door het geleidende poreuze koperen schuimframe kan de composietstructuur eenvoudig worden gebruikt als kathode voor elektrokatalytische reductie van nitraat. De resultaten toonden aan dat de katalytische reductie van nitraat tot N₂ aanzienlijk verbeterd was.

"In alkalische oplossing is de verwijderingssnelheid van nitraat 93% en de selectiviteit van N₂ is 99%; en in neutrale oplossing was de verwijderingsgraad van nitraat 94,3% en de selectiviteit van N₂ is 49,2%", zei prof. Tang.

Om de mogelijke interferentie van andere kationen en anionen in werkelijk water te verifiëren, werden elektrokatalytische tests uitgevoerd met meerwater van een plaatselijk reservoir.

"Het verwijderingspercentage bereikte maar liefst 91,1% voor nitraat en de selectiviteit voor N₂ steeg tot 64,2%," zei Tang, "beide waren hoger dan we hadden verwacht."

De bereiding van het kathodemateriaal in deze studie is eenvoudig en kan een hoge selectiviteit voor stikstofgas realiseren, wat het toepassingspotentieel van Cu₂ aangeeft. O bij elektrokatalytische reductie van nitraat tot stikstofgas.

Dit werk biedt waardevolle referentie voor verdere ontwerpen van stabiele en efficiënte elektrokatalytische materialen om stikstof uit water te verwijderen, wat nuttig is voor de behandeling en bescherming van de ecologische wateromgeving. + Verder verkennen

Groene thee gebruiken als reductiemiddel voor de bereiding van nanomaterialen om ammoniak te synthetiseren