作者：杨华盛 审核：薛治伟
近日，我校环境学院城乡废弃物处理与资源化团队在环境科学领域自然指数期刊《Environmental Science & Technology》（环境科学与技术）发表题为“Interfacial Charge Reconfiguration Decouples Tandem Kinetics of Dilute Nitrate Electroreduction for Ammonia Recovery”（界面电荷重构解耦低浓度硝酸盐电还原串联动力学以实现氨回收）的研究论文。该研究聚焦低浓度硝酸盐废水难以高效处理和资源化利用的难题，提出以异质界面调控串联反应动力学的新策略，实现了硝酸盐深度净化与氨回收的协同。为农村地区分散式低浓度硝酸盐污染治理和氮资源回收提供了新的思路。
低浓度硝酸盐广泛存在于农业面源污染、地表水、地下水及部分工业废水中。电催化硝酸盐还原可利用清洁电力将污染物转化为高附加值含氮产品，但反应涉及硝酸盐活化与亚硝酸盐深度氢化两个连续步骤，容易因两步反应速率不匹配导致有毒亚硝酸盐积累。同时，低浓度条件下传质受限、活性氢不足，也限制了整体反应效率。
针对上述问题，研究团队在泡沫铜上构筑CoMoO4/Cu2O异质电催化剂，将串联过程进行“分工接力”：Cu2O负责硝酸盐活化并生成关键中间体，CoMoO4促进水分子解离并提供活性氢，驱动中间体快速深度转化。原位表征和理论计算表明，异质界面可重构局域电荷分布，实现两类活性位点的协同工作，从而加快反应进程并抑制亚硝酸盐脱附积累。进一步地，构建了连续流电解－膜捕集耦合系统，在实际地表水处理中实现硝酸盐稳定深度去除及高纯度硫酸铵回收。技术经济分析表明，该体系具有良好的应用潜力。该研究为低浓度含氮废水由“末端治理”转向“资源回收”提供了理论依据和工程思路。
本项研究以四川农业大学环境学院为第一署名单位，2024级博士研究生杨华盛为第一作者，张延宗教授和刘燕副教授为共同通讯作者。研究得到四川省科技计划项目和中国教育国际交流协会项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c09154