单原子钯铜改性毛竹炭电催化高效还原水中硝酸盐

针对地下水中硝酸盐氮去除难的问题,通过氮掺杂+煅烧还原法制备获得了单原子钯铜改性毛竹炭(palladium-copper single-atom catalysts supported on nitrogen-doped bamboo biochar,SAC-Pd/Cu@NBC),以其为三维粒子电极,考察了初始硝氮质量浓度、粒子电极投加量、电流强度对SAC-Pd/Cu@NBC电催化高效还原硝酸盐氮的机理.结果表明:在电催化反应90 min时,SAC-Pd/Cu@NBC显著提高了硝酸盐氮的去除率,较纳米钯铜改性毛竹炭、二维电催化还原体系分别提升了 2.52倍和17.16倍;在粒子电极投加量为0.100 g、初始硝氮质量浓度为100mg·L-1、电流强度为220mA和反应时间为180min的条件下,SAC-Pd/Cu@NBC对硝酸盐氮去除率可达99.62％,质量催化活性为0.689 4 mg·(g·min)-1;粒子电极经过3次循环使用后,对硝酸盐氮的去除率仍达89.72％;HAADF-STEM等表征结果表明单原子Pd、Cu的成功负载,其可高效还原硝酸盐氮的机理主要为单原子Pd位点与Cu位点的协同催化.因此,SAC-Pd/Cu@NBC具备良好的电催化还原水中硝酸盐应用前景.