近期，我院裴炎炎副教授在蒋柱武教授领衔福建省水污染阻控与系统智能技术工程研究中心的协作下，以福建理工大学为第一单位，在环境科学领域1区Top期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF：11.3）上发表题为《Highly selective nitrate reduction to N2 by Cu-nZVI/LDH bimetallic composite: Mechanism, reaction pathway and strategy for enhanced N2 formation》的研究论文。论文全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136317
该研究聚焦水体富营养化（氮、磷）污染治理难题，设计合成Cu-nZVI/LDH新型复合材料高效还原硝酸盐（NO3-）。该材料以层状双金属氢氧化物（LDH）为基底，负载纳米零价铁（nZVI）与金属铜（Cu）形成独特的吸附-还原协同体系。LDH通过选择性离子交换高效富集NO3-，nZVI提供还原位点，而Cu作为催化剂形成原电池耦合，加速电子转移并抑制副反应氨氮（NH4+）的生成，将还原产物N2选择性提高到80.3%，总氮去除率达91.7%，NO3-去除率高达95.6%。通过密度泛函理论（DFT）计算，团队首次揭示了Cu表面关键反应机制，亚硝酸盐（NO2-）吸附于Cu位点形成[Cu-NO2-ads]，并与活性氢[Cu-Hads]结合，有利于降低反应能垒使NO3-直接还原为N2，同时抑制副产物NH4+生成。该项研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等多个项目的资助。
Cu-nZVI/LDH复合材料还原硝酸盐的反应机理