氮掺杂碳纳米管包覆铁纳米颗粒电催化脱硝性能研究

作     者：李若繁 史昱翔 范建伟 张伟贤 

作者机构：同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室 

出 版 物：《环境化学》 (Environmental Chemistry)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0815[工学-水利工程] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFC3702100) 国家自然科学基金(51978488,52370044) 广东省重点研发计划项目(2020B0202080001)资助 

主　　题：电催化脱硝 铁纳米颗粒 包覆 氮气选择性 氮掺杂 

摘      要：水体硝态氮（NO3--N）污染是目前最具挑战性的环境问题之一，以电催化还原法将其高效和高选择性地转化为无害的氮气（N2）是一种理想的修复技术.为实现这一目标，通常使用贵金属和过渡金属作为电催化剂，不但成本高昂，而且催化剂活性组分的溶出还可能导致二次污染.在本研究中，选择价格低廉且环境友好的铁作为催化剂活性组分，以铁盐和三聚氰胺的混合物为前驱体，经热解后得到氮掺杂碳纳米管包覆铁纳米颗粒（Fe@NCNTS）催化剂.Fe@NCNTS对NO3--N的去除能力可达1865.82 mg·g-1Fe,N2选择性可达96.28%.除此之外，Fe@NCNTS还表现出了良好的耐酸碱性、循环使用性和电化学稳定性.氮掺杂增加了催化剂中的缺陷位点，改善了催化剂的吸附性能，强化了NO3-在活性位点上的富集. NO3-将在催化剂表面被逐步还原为N2，其还原产物之一NH4+也将被在阳极产生的HClO氧化为N2.本研究显示了铁基纳米材料用于电催化脱硝的广阔前景.