近期，中科院合肥物质科学研究院固体所纳米材料与器件技术研究部科研人员在电催化去除水中硝酸盐研究方面取得新进展，相关研究结果发表在《化学通讯》期刊上。
由于工农业快速发展，水体硝酸盐污染问题在全球范围普遍存在，这容易导致水体富营养化，产生水华等生态环境问题，威胁水质安全，对自然生态环境和公众健康造成巨大威胁，因此发展高效去除水中硝酸盐方法和技术具有重要意义。其中，电催化还原方法可以将硝酸盐选择性转化为铵或氮气，具有效率高、容易操作、不产生污泥、投资成本较低等优点。特别是将硝酸盐电催化还原为无毒的氮气，能有效降低水体中总氮浓度，具有广泛的应用前景。虽然目前已报道的材料均对产氨/铵具有较高的选择性和效率，在工业固氮领域具有应用潜力，但并不适用于湖泊河流等实际水环境中的降氮除氮。
鉴于此，研究人员探索了进一步提高电催化还原硝酸盐为氮气的选择性的方法，通过电化学沉积，在多孔泡沫铜材料表面沉积了以晶面择优取向的Cu2O薄膜，用作电催化还原硝酸盐的阴极，发现其催化还原硝酸盐为氮气的性能有显著提高，在碱性溶液中，硝酸盐的去除率为93%，对氮气的选择性为99%；在中性溶液中，硝酸盐去除率为94.3%，对氮气的选择性为49.2%。为了验证实际水体中含有的其他阴阳离子对性能的干扰，该研究以添加电解质的董铺水库湖水为基质，研究了其电催化性能，获得了硝酸盐去除率为91.1%，对氮气的选择性为64.2%。
该研究工作中的阴极材料制备工艺简单，可以实现对氮气的较高选择性，展现了Cu2O在电催化还原硝酸盐为氮气的应用潜力，为进一步设计稳定高效的电催化材料，实现水中降氮除氮等水生态环境治理和保护提供参考。（记者 汪永安）
