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元素掺杂材料在电催化反硝化中的研究进展

收稿日期：2023-09-04 修回日期：2023-09-16 接受日期：2023-10-23

DOI:10.20078/j.eep.20230907

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    摘要：电催化反硝化是处理硝酸盐废水技术之一。本文综述了电催化反硝化的最新研究进展,分析了电催化反硝化直接电子转移和原子氢(H∗)介导间接还原两种反应机理,总结了电催化反硝化的决速步是将NO_3-还原为NO_2-以及决定产物选择性的关键中间体是NO... 展开+
    摘要：

    电催化反硝化是处理硝酸盐废水技术之一。本文综述了电催化反硝化的最新研究进展,分析了电催化反硝化直接电子转移和原子氢(H∗)介导间接还原两种反应机理,总结了电催化反硝化的决速步是将NO_3-还原为NO_2-以及决定产物选择性的关键中间体是NO。在此基础上,总结了元素掺杂方法及其对电极材料催化活性中心和电催化反硝化反应路径的调控效应,提出了元素掺杂是提高电极材料催化活性、产物选择性和长期稳定性的有效手段。此外,还讨论了其他因素如水质特征、运行参数等对电催化反硝化效果的影响,明确了水中共存卤素离子如Cl^-和Br^-等可显著提高N_2选择性以及大多数电极材料在中性条件下还原效果最佳。面向日益增长的硝酸盐废水处理需求,指出了电能消耗高和实际废水水质成分复杂导致副反应多是限制电催化反硝化大规模应用的关键瓶颈。由此,展望了电催化反硝化技术研究未来需要针对多种实际废水的理化性质开展长期中试试验,除了提高还原速率和产物选择性外,还要重点关注电能消耗并对处理尾水的安全性进行监测,以促进电催化反硝化技术的进一步发展和实际应用。

    收起-

    作者：

    • 焦明硕1,2
    • 徐斌成1,2
    • 罗泽溪1,2
    • 程琛1,2
    • 王颖1,2,*

    作者简介

    作者简介：焦明硕(2002—),男,山东泰安人,环境科学专业。E-mail:2152659@tongji.edu.cn
    通讯作者：王颖(1984—),女,宁夏银川人,教授,从事环境污染物电化学分析和电催化转化研究。E-mail:yingwang@tongji.edu.cn

    单位

    • 1. 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同济大学
    • 2. 上海污染控制与生态安全研究院

    关键字

    • 电催化反硝化
    • 硝酸盐废水
    • 元素掺杂
    • 选择性还原
    • 电能消耗

    基金项目

    国家自然科学基金资助项目(22276138);上海市国际科技合作项目(22230712800);污染控制与资源化研究国家重点实验室交叉研究课题资助(2022-4-ZD-07)

    引用格式

    焦明硕,徐斌成,罗泽溪, 等. 元素掺杂材料在电催化反硝化中的研究进展[J]. 能源环境保护, 2023, 37(5): 25-35.

    JIAO Mingshuo, XU Bincheng, LUO Zexi, et al. Progress in electrocatalytic denitrification using element-doped materials[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 25-35.

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