碳基催化剂近常温电化学氧化一氧化氮制备高浓度硝酸

时间：2025年4月4日

来源：Nature Catalysis

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来自某研究团队的研究人员针对一氧化氮(NO)排放的环境挑战，开发了一种利用碳基催化剂在近常温条件下将NO电化学转化为无盐高浓度硝酸(HNO₃)的新方法。该系统在100 mA cm⁻²电流密度下实现>90%法拉第效率(FE)，对0.5 vol%低浓度NO仍保持>70% FE。通过膜电极组件电解槽的气相进料策略，直接从NO和去离子水制备32 wt% HNO₃，在800 mA cm⁻²下达到86% FE，无需电解液添加剂或后续纯化。该研究为NO废气资源化利用和绿色化工生产提供了创新解决方案。

科学家们开发了一项突破性技术：利用碳基催化剂在接近常温的条件下，通过电化学方法将环境污染物一氧化氮(NO)高效转化为高纯度硝酸(HNO₃)。这项研究揭示了与传统热催化二氧化氮路径不同的新机制——亚硝酸(HNO₂)是关键中间体。采用创新的气相进料膜电极组件(MEA)电解槽，仅用NO和去离子水就直接产出浓度达32 wt%的HNO₃溶液，在800 mA cm⁻²的高电流密度下仍保持86%的法拉第效率(FE)。该技术不仅实现了>90%的NO转化效率，更能处理低至0.5 vol%的稀薄NO废气，全程无需添加电解质或进行后续纯化步骤，为工业废气资源化利用和绿色化工生产开辟了新途径。