将硝酸根离子（工业废水和被污染的地下水中广泛分布的氮源）电化学转化为氨是废水处理和氨生成的可持续途径。然而，目前它受到低催化活性的阻碍，特别是在低硝酸盐浓度下。近日，莱斯大学Haotian Wang，亚利桑那州立大学Christopher L. Muhich，太平洋西北国家实验室Daniel E. Perea等报道了一种高性能的钌分散铜纳米线催化剂，该催化剂可高效将低浓度硝酸盐催化转化为氨。
本文要点：
1）该催化剂可实现1 A cm-2的硝酸盐还原电流，同时保持 93% 的高 NH3 法拉第效率。更重要的是，从硝酸盐浓度为 2000 ppm 的工业废水至 <50 ppm 的饮用水，该催化剂均能将超过 99% 的硝酸盐转化为氨，并保持超过 90% 的法拉第效率。
2）将硝酸盐还原流出物流与空气汽提工艺相结合，作者成功地获得了高纯度固体 NH4Cl 和液体 NH3 溶液产品，这为将废水硝酸盐转化为有价值的氨产品提供了一种实用的方法。
3）密度泛函理论计算表明，高度分散的Ru原子提供了活性硝酸盐还原位点，而周围的Cu位点可以抑制主要副反应，即析氢反应。
Feng-Yang Chen, et al. Efficient conversion of low-concentration nitrate sources into ammonia on a Ru-dispersed Cu nanowire electrocatalyst. Nat. Nanotechnol., 2022
DOI: 10.1038/s41565-022-01121-4
