原子级分散Ru电催化膜

55秒除硝94%

膜孔限域效应强化传质与电子转移，硝酸盐加氢性能呈现火山型依赖关系，突破传统电催化膜的质量传递瓶颈。

Kang, Yuyang · Gu, Zhenao · Zhang, Wei · 马百文 · Lu, Chenghai · 胡承志 · 曲久辉

Nature Communications 2025

具体参数

硝酸盐去除率

{'zh': '94', 'en': '94'} %

铵根选择性

{'zh': '97', 'en': '97'} %

动力学常数

{'zh': '2.7', 'en': '2.7'} min⁻¹

孔径

{'zh': '7', 'en': '7'} μm

孔径下限（性能下降）

{'zh': '4', 'en': '4'} μm

技术优势

反应更快

孔径7 μm的膜动力学常数为2.7 min⁻¹，是孔径80 μm膜的2.5倍，表明限域孔结构大幅提升了反应速率。

选择性高

硝酸盐加氢产物中铵根的选择性超过97%，副产物少，有利于后续回收或排放。

活性位点原子级分散

膜内Ru以原子级分散形式存在，最大化活性位点利用率，同时避免团聚失活。

应用场景

• 电化学水处理：用于高效去除水中硝酸盐等污染物，提升处理速度与出水水质。
• 电催化污染物还原：将硝酸盐、三氯乙酸、苯酚等污染物加氢转化为低毒或可回收产物，实现污染物资源化。
• 水净化膜反应器：作为膜反应器核心部件，在流动模式下同步实现过滤与电催化加氢，减少占地面积。
• 电催化膜组件：直接集成到现有电催化膜组件中，替换传统电极，提升处理通量与能效。