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趙旭Appl. Catal. B.: 陰極表面還原性Fe(II)-Fe(III)氫氧化物輔助增強電催化硝酸鹽選擇性轉化為N2

農業、畜牧業和工業生產排放的含氮化合物廢水的污染日益受到關注。為了將無機氮化物選擇性轉化為N₂，中國科學院趙旭團隊報道了一種電催化系統，在120分鐘內，其中總氮(TN)去除率和N₂選擇性分別達到96.8%和99.6%。

作者利用具有三維孔結構的非貴金屬泡沫Fe作陰極，具有高析氯活性的混合金屬氧化物(MMO)作陽極來電催化產N₂。

另外，在陰極表面Fe(II)-Fe(III)氫氧化物的綠銹(GR)能夠將電子提供給NO₃^–。綜上，在陰極處能夠發生直接還原、間接的H*還原和GR誘導還原集從而快速將NO₃^–還原為NH₄⁺，NH₄⁺可以通過陽極氧化被氧化為N₂。

將電化學系統用于處理真實廢水，由于泡沫鐵對NO₃^–還原具有高活性，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，泡沫鐵優于工程中常用的商業鈦網和不銹鋼板。

另外，控制陰極/陽極比率也有利于NO₃^–還原。當陰極/陽極比率優化為2:1，最低殘留NO₃^–濃度為0.9 mg/L，最高 TN去除率為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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