Direct Electron Transfer Coordinated by Oxygen Vacancies Boosts Selective Nitrate Reduction to N2 on a Co–CuOx Electroactive Filter

硝酸盐 电化学 电子转移 化学 无机化学 氧气 氧化还原 纳米团簇 吸附 法拉第效率 材料科学 光化学 物理化学 电极 有机化学
作者
Yang Li,Jinxing Ma,Zhichao Wu,Zhiwei Wang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:56 (12): 8673-8681 被引量:66
标识
DOI:10.1021/acs.est.1c05841
摘要

Atomic hydrogen (H*) is used as an important mediator for electrochemical nitrate reduction; however, the Faradaic efficiency (FE) and selective reduction to N2 are likely compromised due to the side reactions (e.g., ammonia generation and hydrogen evolution reactions). This work reports a Co-CuOx electrochemical filter with CoOx nanoclusters rooted on vertically aligned CuOx nanowalls for selective nitrate reduction to N2, utilizing the direct electron transfer between oxygen vacancies and nitrate to suppress the contribution by H*. At a cathodic potential of -1.1 V (vs Ag/AgCl), the Co-CuOx filter showed 95.2% nitrate removal and 96.0% N2 selectivity at an influent nitrate concentration of 20 N-mg L-1. Meanwhile, the energy consumption and FE were 0.60 kW h m-3 and 53.5%, respectively, at a permeate flux of 60 L m-2 h-1. The presence of abundant oxygen vacancies on Co-CuOx was due to the change in the electron density of the Cu atom and a decrease of the coordination numbers of Cu-O via cobalt doping. Theoretical calculations and electrochemical tests showed that the oxygen vacancies coordinated nitrate adsorption and subsequent reduction reactions, thus suppressing the contribution of H* to nitrate reduction and leading to a thermodynamically favorable process to N2 via direct electron transfer.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zxw发布了新的文献求助10
1秒前
小二郎应助聪明蛋采纳,获得10
1秒前
zhenzhangfynu完成签到,获得积分10
1秒前
好好发布了新的文献求助10
1秒前
JamesPei应助chun采纳,获得50
1秒前
1秒前
JA发布了新的文献求助10
1秒前
whd发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
星辰大海应助昏睡的浩然采纳,获得10
2秒前
Ava应助林少玮采纳,获得10
3秒前
4秒前
星辰大海应助肉卷采纳,获得10
4秒前
小胡同学发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
vensin完成签到,获得积分10
5秒前
旧月发布了新的文献求助10
5秒前
CodeCraft应助灯儿采纳,获得10
5秒前
唠叨的书南完成签到,获得积分10
6秒前
大大小发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
帅气冬莲完成签到,获得积分10
7秒前
初雨完成签到,获得积分10
7秒前
SciGPT应助Four_twos采纳,获得10
8秒前
8秒前
空想家发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
swmyybh完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
JA完成签到,获得积分10
9秒前
耿恬妞发布了新的文献求助10
9秒前
霸气鹏飞完成签到,获得积分20
9秒前
刘丽梅发布了新的文献求助10
10秒前
平淡的雨灵完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
QiuQiu发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Reading and Understanding Health Research 500
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7250582
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8873274
关于积分的说明 18727593
捐赠科研通 6930216
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3199182
关于科研通互助平台的介绍 2374229
邀请新用户注册赠送积分活动 2173822