Bypassing Hydrogenation Pathway for Sustainable Nitrate Water Remediation via Direct N─N Coupling

化学 催化作用 甲酸 双金属片 密度泛函理论 电子转移 吸附 选择性 石墨烯 光化学 无机化学 多相催化 氨生产 化学工程 硝酸盐 联轴节(管道) 氮气 解吸 环境修复 环境友好型 布朗斯特德-洛瑞酸碱理论 选择性还原 选择性吸附 位阻效应 碳纤维
作者
Weixing Zhang,Yancai Yao,Yuqing Hu,Jintong Lan,Furong Guo,Xiaoyi Zhang,Shengjiang Zhang,Lizhi Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:138 (23)
标识
DOI:10.1002/ange.7025421
摘要

ABSTRACT Catalytic nitrate (NO 3 − ) reduction (CNR) to dinitrogen (N 2 ) offers an efficient strategy for remediating nitrogen pollution but is constrained by preferred ammonia (NH 3 ) formation. This selectivity challenge arises because hydrogen atom (H*)‐mediated pathway inherently favors N─H coupling over the desired N─N coupling. Here, we report a formic acid (HCOOH)‐driven proton‐coupled electron transfer (PCET) pathway on a precisely engineered Sn 3 /Pd catalyst. The catalyst design features a synergistic bimetallic interface where Pd sites facilitate HCOOH activation while triangular Sn 3 ensembles selectively adsorb NO 3 − . This direct PCET from HCOOH to NO 3 − achieved a remarkable 96.5% NO 3 − removal and 97.4% N 2 selectivity at environmentally relevant concentrations (100 mg‐N/L). Operando mass spectrometry and density functional theory (DFT) calculations reveal that Sn 3 ensembles thermodynamically favored N─N coupling while also acting as a steric barrier that kinetically impedes H* migration to adsorbed N* intermediates, effectively suppressing NH 3 formation. Furthermore, by integrating the CNR process with electro‐synthesized HCOOH, we demonstrated a synergistic technology that slashed the carbon footprint of wastewater treatment by 43.3%, decreasing from 33.50 kg CO 2 ‐eq t −1 to 19.01 kg CO 2 ‐eq t −1 . Our work establishes atomic ensemble engineering as a powerful strategy to steer catalytic pathway through PCET, offering a viable solution for sustainable NO 3 − removal.
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
科研通AI6.4应助syx采纳,获得10
刚刚
无名小羊发布了新的文献求助10
1秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
李健的小迷弟应助蒽奀采纳,获得10
2秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
4秒前
橘子完成签到,获得积分10
4秒前
好运来完成签到,获得积分10
4秒前
顾涵山发布了新的文献求助30
5秒前
超帅的大叔完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
快乐的小叮当完成签到,获得积分10
6秒前
丘离完成签到,获得积分10
8秒前
acb发布了新的文献求助10
9秒前
Mmmmyr发布了新的文献求助10
9秒前
11秒前
上官若男应助赵纤采纳,获得10
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
14秒前
熊仔一百完成签到,获得积分0
14秒前
lbx完成签到,获得积分10
15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
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
The recovery-stress questionnaires : user manual 600
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 7256574
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8878549
关于积分的说明 18752247
捐赠科研通 6936669
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3200882
关于科研通互助平台的介绍 2375047
邀请新用户注册赠送积分活动 2176538