(a-b) images SEM et (c) modèle XRD du Cu2 électrodéposé O films minces sur cadre de mousse de Cu ; (d) Image HRTEM du Cu2 tel que préparé O films minces. Crédit :Tang Haibin
Selon un article récemment publié dans Chemical Communications , le groupe du professeur Meng Guowen des instituts Hefei des sciences physiques (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a développé un matériau électrocatalytique efficace pour réduire le nitrate dans l'eau en azote gazeux, offrant un moyen prometteur de dégrader la concentration d'azote dans l'eau.
"Ce matériau est un succès dans l'amélioration de la sélectivité de la réduction électrocatalytique du nitrate pour N2 dans l'eau », a déclaré le professeur associé Tang Haibin, qui a dirigé l'étude.
Le nitrate, un polluant dangereux pour l'eau, conduit à l'eutrophisation de l'eau, à la prolifération d'eau et à d'autres problèmes écologiques et environnementaux. Parmi les méthodes et technologies d'élimination des nitrates, la méthode de réduction électrocatalytique se démarque, car elle peut convertir sélectivement le nitrate (NO3 - ) en ammonium (NH4 + ) ou de l'azote gazeux (N2 ), ce qui peut réduire efficacement la concentration d'azote total dans l'eau. Ce phénomène a des applications pour la restauration des masses d'eau eutrophisées. Cependant, les matériaux signalés précédemment, bien qu'ils aient une sélectivité et une efficacité préférentielles vis-à-vis de l'ammoniac/ammonium, ne conviennent pas à une application dans des environnements aquatiques pratiques tels que les lacs et les rivières.
Dans cette étude, un (111) oxyde de cuivre préférentiellement orienté (Cu2 O) film a été préparé sur la surface d'une armature en mousse de cuivre poreux (Cu2 O@CF) par dépôt électrochimique. En raison du cadre en mousse de cuivre poreuse conductrice, la structure composite peut être facilement utilisée comme cathode pour la réduction électrocatalytique du nitrate. Les résultats ont montré que la réduction catalytique du nitrate en N2 a été sensiblement amélioré.
(a) Changement de concentration en fonction du temps de NO3 --N, NON2 --N et NH4 + -N ; (b) N2 -sélectivité et efficacité d'élimination des nitrates dans les conditions de réaction :40 mg/L NO3 -, 0,05 M K2 SO4 , pH =11, potentiel appliqué de -1,4 V (vs Ag/AgCl). Crédit :Tang Haibin
"En solution alcaline, le taux d'élimination du nitrate est de 93 % et la sélectivité du N2 est de 99 % ; et en solution neutre, le taux d'élimination du nitrate était de 94,3 % et la sélectivité de N2 est de 49,2 %", a déclaré le professeur Tang.
Afin de vérifier l'éventuelle interférence d'autres cations et anions dans l'eau réelle, des tests électrocatalytiques ont été effectués en utilisant l'eau du lac d'un réservoir local.
"Le taux d'élimination atteint 91,1 % pour le nitrate et la sélectivité pour le N2 ont augmenté jusqu'à 64,2 %", a déclaré Tang, "les deux étaient plus élevés que ce à quoi nous nous attendions."
(a) Évolution de la concentration de NO3 en fonction du temps --N, NON2 --N et NH4 +-N ; (b) le N2 sélectivité et efficacité d'élimination des nitrates dans l'eau réelle dopée avec les conditions de réaction :40 mg/L NO3 -, 0,05 M K2 SO4 , pH =7, potentiel appliqué de -1,4 V (vs. Ag/AgCl). Crédit :Tang Haibin
La préparation du matériau de cathode dans cette étude est simple et peut réaliser une sélectivité élevée pour l'azote gazeux, indiquant le potentiel d'application de Cu2 O dans la réduction électrocatalytique du nitrate en azote gazeux.
Ce travail fournit une référence précieuse pour d'autres conceptions de matériaux électrocatalytiques stables et efficaces pour éliminer l'azote de l'eau, ce qui est utile pour le traitement et la protection de l'environnement écologique de l'eau. Utilisation du thé vert comme réactif réducteur pour la préparation de nanomatériaux pour synthétiser l'ammoniac
