(a-b) imágenes SEM y (c) patrón XRD del Cu2 electrodepositado O películas delgadas sobre marco de espuma de Cu; (d) Imagen HRTEM del Cu2 preparado Oh finas películas. Crédito:Tang Haibin
Según un artículo publicado recientemente en Chemical Communications , el grupo del profesor Meng Guowen de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China (CAS) desarrolló un material electrocatalítico eficiente para reducir el nitrato en el agua a gas nitrógeno, proporcionando una forma prometedora de degradar la concentración de nitrógeno en el agua.
“Este material es un éxito en la mejora de la selectividad de la reducción electrocatalítica de nitrato por N2 en el agua", dijo el profesor asociado Tang Haibin, quien dirigió el estudio.
El nitrato, un peligroso contaminante del agua, provoca la eutrofización del agua, la floración del agua y otros problemas ecológicos y ambientales. Entre los métodos y tecnologías de eliminación de nitratos, se destaca el método de reducción electrocatalítica, ya que puede convertir selectivamente el nitrato (NO3 - ) en amonio (NH4 + ) o gas nitrógeno (N2 ), que puede reducir efectivamente la concentración de nitrógeno total en el agua. Este fenómeno tiene aplicaciones para la restauración de cuerpos de agua eutrofizados. Sin embargo, los materiales informados anteriormente, aunque con selectividad y eficiencia preferenciales hacia el amoníaco/amonio, no son adecuados para su aplicación en entornos acuáticos prácticos como lagos y ríos.
En este estudio, un (111) óxido de cobre preferentemente orientado (Cu2 O) se preparó una película sobre la superficie de una estructura porosa de espuma de cobre (Cu2 O@CF) por deposición electroquímica. Debido al marco de espuma de cobre poroso conductor, la estructura compuesta se puede usar fácilmente como cátodo para la reducción electrocatalítica de nitrato. Los resultados mostraron que la reducción catalítica de nitrato a N2 mejoró significativamente.
(a) Cambio de concentración dependiente del tiempo de NO3 --N, NO2 --N y NH4 + -NORTE; (b) N2 -selectividad y eficiencia de eliminación de nitratos en las condiciones de reacción:40 mg/L NO3 -, 0,05 M K2 SO4 , pH=11, potencial aplicado de -1,4 V (frente a Ag/AgCl). Crédito:Tang Haibin
"En solución alcalina, la tasa de eliminación de nitrato es del 93% y la selectividad de N2 es 99%; y en solución neutra, la tasa de remoción de nitrato fue de 94.3% y la selectividad de N2 es del 49,2 %", dijo el profesor Tang.
Para verificar la posible interferencia de otros cationes y aniones en el agua real, se realizaron pruebas electrocatalíticas con agua de un lago de un embalse local.
"La tasa de eliminación alcanzó el 91,1 % para el nitrato y la selectividad para el N2 aumentó hasta el 64,2 %", dijo Tang, "ambos fueron más altos de lo que esperábamos".
(a) Evolución de la concentración dependiente del tiempo de NO3 --N, NO2 --N y NH4 +-N; (b) el N2 selectividad y eficiencia de eliminación de nitratos en agua real enriquecida con las condiciones de reacción:40 mg/L NO3 -, 0,05 M K2 SO4 , pH =7, potencial aplicado de -1,4 V (frente a Ag/AgCl). Crédito:Tang Haibin
La preparación del material del cátodo en este estudio es simple y puede lograr una alta selectividad para el gas nitrógeno, lo que indica el potencial de aplicación de Cu2 O en la reducción electrocatalítica de nitrato a gas nitrógeno.
Este trabajo proporciona una referencia valiosa para futuros diseños de materiales electrocatalíticos estables y eficientes para eliminar el nitrógeno del agua, lo que es útil para el tratamiento y la protección del medio ambiente ecológico del agua. Uso del té verde como reactivo reductor para la preparación de nanomateriales para sintetizar amoníaco
