RelayCascade Catalysis on Ru–Co Dual SitesEnables Selective Nitrate-to-Ammonia Conversion in Wastewater

硝酸盐 亚硝酸盐 催化作用 废水 化学 级联 氨生产 无机化学 吸附 选择性 法拉第效率 化学工程 氮气 继电器 污水处理 电催化剂 选择性催化还原 环境工程 光化学 组合化学 联轴节(管道) 对偶(语法数字) 合成气 多相催化 膜反应器
作者
Mengxue Yang,Wenzhe Wang,Zhiyong Zhao,Shuai Yue,Kewang Liu,Weitao Liu,Pengfei Wang,Sihui Zhan
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:60 (31): 21938-21951
标识
DOI:10.1021/acs.est.6c05858
摘要

Electrocatalytic nitrate (NO3-) reduction reaction (NO3RR) enables simultaneous nitrate removal and ammonia (NH3) recovery from wastewater, yet kinetic mismatch among sequential hydrogenation steps limits NH3 selectivity. Here, we report an atomic-scale relay cascade catalyst composed of adjacent Ru-Co dual sites anchored on a CeOx support (Co3Ru4-CeOx) that spatially coordinates these elementary steps. Ru sites promote nitrate adsorption and deoxygenation, while neighboring Co sites accelerate nitrite hydrogenation, as supported by in situ spectroscopy and theoretical calculations. This establishes a kinetically favorable regime (R2 > R1), where downstream conversion outpaces intermediate formation, thereby suppressing nitrite accumulation and enabling selective NH3 synthesis with a Faradaic efficiency (FE) of 97.1%. Integrated into an electrocatalytic membrane reactor, the catalyst mitigates mass-transfer limitations via convective transport and sustains high selectivity in low-concentration nitrate wastewater (1-10 mM). Techno-economic analysis indicates an estimated production cost of $2.08 per kg NH3, highlighting a scalable approach for coupling wastewater treatment with nitrogen recovery.
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
无花果应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
大模型应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
Nole应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
奔跑应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
zzzz应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
zzzz应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
幸福的以冬完成签到,获得积分10
2秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Nole应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Lori发布了新的文献求助10
3秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
ZIYUNI完成签到 ,获得积分10
3秒前
v0id应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
苏城完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
Nole应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
温暖山晴完成签到,获得积分10
5秒前
lll完成签到 ,获得积分10
6秒前
7213完成签到,获得积分20
8秒前
ethereal完成签到,获得积分10
9秒前
幽默丹秋完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
番茄完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
负数发布了新的文献求助10
12秒前
兔纸完成签到 ,获得积分10
12秒前
科研狗应助Nole采纳,获得30
13秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 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
Bend stiffness of submarine cables – an experimental and numerical investigation 5000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7541691
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9125832
关于积分的说明 19497017
捐赠科研通 7137904
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3258299
关于科研通互助平台的介绍 2425600
邀请新用户注册赠送积分活动 2246454