福州大学万宇驰/张久俊、清华大学吕瑞涛Adv. Funct. Mater.：快速焦耳热和宽电位电化学还原实现废硝酸盐的梯次利用

背景:随着人口增长和工业化推进，地下水中硝酸盐污染日益严重，威胁生态环境和人类健康。传统处理方法成本高、易二次污染。电化学硝酸盐还原反应(NO3-RR)虽能利用可再生能源产氨，但多数催化剂性能在宽电位范围内呈现“火山型”趋势，难以匹配可再生能源的间歇性，且催化剂成本高昂。研究目的:本研究旨在开发一种含硝废水的梯次利用路线，通过快速焦耳热将废水中的金属离子转化为双金属Co9Cu@CC催化剂，并探究其在宽电位范围内的高效NO3-RR性能及反应机制，同时扩展应用至与肼氧化反应(HzOR)耦合的协同处理体系。结论:成功制备的Co9Cu@CC催化剂在-0.2至-0.5 V vs. RHE的宽电位范围内实现了接近100%的氨法拉第效率，在膜电极电解槽中于200 mA cm-2电流密度下稳定运行超300小时。机理研究表明，Cu掺杂增强了*NOH中间体吸附，降低了反应能垒。通过将NO3-RR与HzOR耦合，降低了槽压并实现了污染物的协同处理，技术经济分析表明该体系具有应用潜力。