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將廢水中的硝酸鹽(NO₃^–)污染物電還原為NH₃為廢水處理和NH₃合成提供了一條有效的方法。目前已經報道了許多用于將NO₃^–電還原為NH₃的電催化劑，但它們中的大多數在超低NO₃^–濃度下表現出較差的性能?？紤]到具有大量被占據的d軌道電子的銅可以向硝酸鹽-的最低未被占據的π*軌道提供電子，因此開發(fā)高活性銅基電催化劑對超低濃度的硝酸鹽-電還原為氨具有重要意義。

近日，中國科學技術大學耿志剛課題組通過將銅納米顆粒封裝在多孔碳框架(Cu@C)中，可在超低NO₃^–濃度下高效電還原硝酸鹽為氨。

在-0.3V vs. RHE下，Cu@C在1 mM硝酸鹽(NO₃^–)溶液中對氨的最大法拉第效率(FE_NH3)為72.0%，比Cu納米顆粒的法拉第效率(19.9%)高3.6倍；在-0.9 V vs. RHE時，Cu@C的氨產率達到了469.5 μg h^-1cm^-2，是目前報道的用于催化硝酸鹽還原電催化劑(1 mM硝酸鹽)的最高值。更重要的是，當硝酸鹽濃度在5~100 mM之間變化時，Cu@C的最小FE_NH3超過85.6%。

此外，原位衰減全反射表面增強紅外吸收光譜和有限元模擬表明，與Cu板相比，由于多孔碳的富集作用，NO₃^–會在Cu@C表面顯著積累，顯著提高了硝酸鹽與催化劑上催化位點的可及性，即在Cu@C中有效地存在一個多孔的碳框架限制和濃縮硝酸鹽，從而促進硝酸鹽電還原為氨。

Efficient Electroreduction of Nitrate into Ammonia at Ultra-low Concentrations via Enrichment Effect. Advanced Materials, 2022. DOI: 10.1002/adma.202204306

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/11/01/49996debc5/

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耿志剛AM: 富集效應功勞大！助力Cu@C將超低濃度硝酸鹽高效電還原成氨

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