由于工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，水體硝酸鹽污染問題在全球范圍普遍存在，這容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，產(chǎn)生水華等生態(tài)環(huán)境問題，威脅水質(zhì)安全，對自然生態(tài)環(huán)境和公眾健康造成巨大威脅，因此發(fā)展高效去除水中硝酸鹽方法和技術(shù)具有重要意義。其中，電催化還原方法可以將硝酸鹽(NO₃^-)選擇性轉(zhuǎn)化為銨(NH₄⁺)或氮氣(N₂)，具有效率高、容易操作、不產(chǎn)生污泥、投資成本較低等優(yōu)點。特別是將硝酸鹽電催化還原為無毒的氮氣，能有效降低水體中總氮濃度，具有廣泛的應(yīng)用前景。雖然目前已報道的材料均對產(chǎn)氨/銨具有較高的選擇性和效率，在工業(yè)固氮領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力，但并不適用于湖泊河流等實際水環(huán)境中的降氮除氮。 

　　鑒于此，研究人員探索了進(jìn)一步提高電催化還原硝酸鹽為氮氣的選擇性的方法，通過電化學(xué)沉積，在多孔泡沫銅材料表面沉積了以（111）晶面擇優(yōu)取向的Cu₂O薄膜(Cu₂O@CF)，用作電催化還原硝酸鹽的陰極，發(fā)現(xiàn)其催化還原硝酸鹽為氮氣的性能有顯著提高，在堿性溶液中，硝酸鹽的去除率為93%，對N₂的選擇性為99%；在中性溶液中，硝酸鹽去除率為94.3%，對N₂的選擇性為49.2%。為了驗證實際水體中含有的其他陰陽離子對性能的干擾，該研究以添加電解質(zhì)的董鋪水庫湖水為基質(zhì)，研究了其電催化性能，獲得了硝酸鹽去除率為91.1%，對N₂的選擇性為64.2%。 

　　 

　　圖1. 制備得到的Cu₂O@CF的(a-b) SEM，(c) XRD，(d) HRTEM表征結(jié)果。　　

圖2. (a) NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N的濃度隨時間變化；(b) N₂ 選擇性和硝酸鹽去除效率（反應(yīng)條件：40 mg L^-1 NO₃^-， 0.05 M K₂SO₄，pH = 11，施加電位-1.4 V (vs. Ag/AgCl)）。   

圖3. 在添加電解質(zhì)的實際水體中(a) NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N的濃度隨時間變化；(b) N₂ 選擇性和硝酸鹽去除效率（反應(yīng)條件：40 mg L^-1 NO₃^-，0.05 M K₂SO₄，施加電位-1.4 V (vs. Ag/AgCl)）。