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　　硝酸鹽污染是全球普遍關(guān)注的水環(huán)境問(wèn)題之一。硝酸鹽的無(wú)害化有兩條途徑：一是將硝酸鹽還原為N₂進(jìn)入大氣，但是有副產(chǎn)物N₂O產(chǎn)生，造成氮損失同時(shí)增加溫室氣體排放；二是將硝酸鹽還原為氨，雖然氨在水環(huán)境中是污染物，但在能源領(lǐng)域卻是研究者青睞的重要零碳燃料和氫能載體，為發(fā)展綠色能源、實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”提供新的方案。  

　　水污染過(guò)程與防治研究中心成員針對(duì)電化學(xué)還原硝酸鹽反應(yīng)效率低、產(chǎn)物調(diào)控難的問(wèn)題，解析關(guān)鍵反應(yīng)中間體，研制具有特定幾何形貌和電子結(jié)構(gòu)的電催化劑，助力污水中硝酸鹽的資源化。設(shè)計(jì)構(gòu)建三維自支撐氧化銅陣列電極，利用氧化銅在還原電位下原位產(chǎn)生的堆疊缺陷，強(qiáng)化硝酸根吸附并抑制析氫副反應(yīng)，提升硝酸鹽的轉(zhuǎn)化效率。進(jìn)一步構(gòu)建串聯(lián)催化劑，實(shí)現(xiàn)了較小能耗下硝酸鹽的還原。該電還原硝酸鹽工藝可與汽提工藝結(jié)合，以生產(chǎn)氯化銨肥料和高純度氨水溶液產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)氮素回收和再生水現(xiàn)場(chǎng)回用。  

　　該研究初步揭示了電催化劑表面結(jié)構(gòu)對(duì)硝酸鹽定向轉(zhuǎn)化的作用機(jī)制，為污水硝酸鹽的處理技術(shù)提供了新的視角，也為污水硝酸鹽污染控制的工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化運(yùn)行提供理論支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》和《Journal of Hazardous Materials》等環(huán)境領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)期刊上。  

　　上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、青年科學(xué)基金項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院特別研究助理項(xiàng)目及重慶市面上項(xiàng)目等項(xiàng)目資助。  

　　相關(guān)論文鏈接：  

　　https://doi.org/10.1016/j.cclet.2023.108864  

　　https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137341  

　　https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126628  

　　 氧化銅陣列電極產(chǎn)生堆疊缺陷高效還原硝酸鹽  

　　 構(gòu)建原位反應(yīng)裝置識(shí)別關(guān)鍵反應(yīng)中間體并解析反應(yīng)路徑