(a-b) immagini SEM e (c) pattern XRD del Cu2 elettrodepositato O film sottili su telaio di schiuma Cu; (d) Immagine HRTEM del Cu2 preparato Oh film sottili. Credito:Tang Haibin
Secondo un documento recentemente pubblicato su Comunicazioni chimiche , il gruppo del Prof. Meng Guowen dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato un materiale elettrocatalitico efficiente per ridurre i nitrati nell'acqua in azoto gassoso, fornendo un modo promettente per degradare la concentrazione di azoto nell'acqua.
"Questo materiale è un successo nel migliorare la selettività della riduzione elettrocatalitica dei nitrati per N2 in acqua", ha affermato il Prof. Tang Haibin, che ha guidato lo studio.
I nitrati, un pericoloso inquinante dell'acqua, portano all'eutrofizzazione dell'acqua, alla fioritura dell'acqua e ad altri problemi ecologici e ambientali. Tra i metodi e le tecnologie di rimozione dei nitrati, spicca il metodo di riduzione elettrocatalitica, in quanto può convertire selettivamente i nitrati (NO3 - ) in ammonio (NH4 + ) o azoto (N2 ), che può ridurre efficacemente la concentrazione di azoto totale nell'acqua. Questo fenomeno trova applicazioni per il ripristino dei corpi idrici eutrofizzati. Tuttavia, i materiali riportati in precedenza, sebbene con selettività ed efficienza preferenziale nei confronti dell'ammoniaca/ammonio, non sono adatti per l'applicazione in ambienti acquatici pratici come laghi e fiumi.
In questo studio, un (111) ossido di rame orientato preferenzialmente (Cu2 O) il film è stato preparato sulla superficie di una struttura porosa in schiuma di rame (Cu2). O@CF) per deposizione elettrochimica. Grazie al telaio conduttivo in schiuma di rame porosa, la struttura composita può essere facilmente utilizzata come catodo per la riduzione elettrocatalitica dei nitrati. I risultati hanno mostrato che la riduzione catalitica del nitrato a N2 è stato notevolmente migliorato.
(a) Modifica della concentrazione di NO3 dipendente dal tempo --N, NO2 --N e NH4 + -N; (b) N2 -selettività ed efficienza di rimozione dei nitrati nelle condizioni di reazione:40 mg/L NO3 -, 0,05 M K2 SO4 , pH=11, potenziale applicato di -1,4 V (contro Ag/AgCl). Credito:Tang Haibin
"In soluzione alcalina, il tasso di rimozione dei nitrati è del 93% e la selettività di N2 è del 99%; e in soluzione neutra, il tasso di rimozione del nitrato era del 94,3% e la selettività di N2 è del 49,2%", ha affermato il Prof. Tang.
Al fine di verificare la possibile interferenza di altri cationi e anioni nell'acqua reale, sono state effettuate prove elettrocatalitiche utilizzando l'acqua di lago di un giacimento locale.
"Il tasso di rimozione ha raggiunto il 91,1% per i nitrati e la selettività per N2 è salito al 64,2%", ha affermato Tang, "entrambi erano più alti di quanto ci aspettassimo".
(a) Evoluzione della concentrazione di NO3 dipendente dal tempo --N, NO2 --N e NH4 +-N; (b) la N2 selettività ed efficienza di rimozione dei nitrati in acqua reale addizionata con le condizioni di reazione:40 mg/L NO3 -, 0,05 M K2 SO4 , pH =7, potenziale applicato di -1,4 V (contro Ag/AgCl). Credito:Tang Haibin
La preparazione del materiale catodico in questo studio è semplice e può realizzare un'elevata selettività per l'azoto gassoso, indicando il potenziale applicativo di Cu2 O nella riduzione elettrocatalitica del nitrato ad azoto gassoso.
Questo lavoro fornisce un riferimento prezioso per ulteriori progetti di materiali elettrocatalitici stabili ed efficienti per rimuovere l'azoto dall'acqua, che è utile per il trattamento e la protezione dell'ambiente ecologico dell'acqua. + Esplora ulteriormente
