CuO-Fe2O3钛基纳米电极催化还原水中硝酸盐研究

编号：NMJS09424

篇名：CuO-Fe2O3钛基纳米电极催化还原水中硝酸盐研究

作者：刘松麟 杨庆峰 邱辉强 孙宇雯 刘阳桥

关键词： 钛基纳米电极 硝酸盐 电催化 金属有机框架(MOF)

机构： 中国科学院上海高等研究院绿色化学工程技术研究与发展中心 中国科学院大学 中国科学院上海硅酸盐研究所

摘要： 过量硝酸盐(NO3-)在废水中的排放已成为一个显著的环境问题。针对这一问题,利用电化学方法去除废水中的硝酸盐氮(NO3--N)显得尤为重要。本研究通过水热合成,利用原位生长的金属有机框架(MOF)合成路径,在Fe2O3基材上负载CuO,成功研发了一种新型电极。这种电极在提升NO3--N的电催化还原性能方面表现出色。实验表明,在电流密度为10 mA/cm2的条件下,经过两小时反应,当NO3--N初始浓度为50 mg/L时,其去除率可达96.72%;当NO3--N浓度提高至100 mg/L时,去除率依然高达94.15%。即使在电流密度降至5 mA/cm2(NO3--N初始浓度为50mg/L)的条件下,去除率也能达到85.85%。这些结果表明,该电极材料在不同条件下均展现出良好的硝酸盐氮去除效果。当氯离子(Cl-)浓度为750 mg/L时,总氮(TN)的去除率可达94%。通过叔丁醇(TBA)自由基清除实验,我们发现该材料去除硝酸盐氮的机制是通过电子的直接转移。在进行10次循环实验后,NO3--N的去除率略有提升至98.78%,同时Cu和Fe的浸出量分别为4.3μg/L和4.65μg/L,表明该材料具有优良的稳定性和极低的金属浸出量。因此,该材料在实际废水处理应用中具有巨大的潜力。