浙大吴轩浩/清华王潇雄/耶鲁Jae-Hong Kim联合Nature子刊：锡双原子负载双层式电催化膜...

主要观点总结

本文研究了通过设计锡双原子催化剂结合双层电催化膜反应系统，解决低浓度硝酸盐高效转化和N2选择性问题。该研究实现了极低浓度硝酸盐（10 mg-N L-1）单程电过滤过程高效转化为氮气脱除，为水体低浓度污染物治理开辟了新路径。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

硝酸盐污染是水体富营养化和有害藻类爆发的关键诱因，现有技术多聚焦于将硝酸盐转化为氨（NH3）进行资源回收，但氨的分离成本高，且泄漏的氨对水体的毒性相较于硝酸盐更强。对于低浓度硝酸盐废水，开发其高选择性生成N2更具经济和环境价值，应用前景高。

关键观点2: 研究创新点

1) 提出双原子锡催化剂设计思路，通过相邻Sn位点促进含N中间体的耦合，显著提升N2选择性。2) 将催化剂负载于电催化膜纳米孔道中，通过流动过滤增强传质效率，NO3-转化速率较传统平板电极提升3倍。3) 结合阴极还原与阳极氯氧化的双层电催化膜系统，实现总氮去除率>99.5%，N2选择性~100%。

关键观点3: 研究结果

1) Sn双原子催化剂在-1.2 V vs. RHE时，NO3 - 转化速率达401.6 mg-N h -1 m -2 ，N2 选择性为86%。2) 双层电催化膜体系实现总氮去除率高达99.5%，连续运行9小时后，NO3 - 去除率保持96%，Sn双原子结构无团聚。

关键观点4: 研究展望

未来研究方向包括复杂水体适用性、规模化应用和副反应控制。同时，该研究为其他领域提供启示，如工业含氮废气减污降碳催化治理和复合微纳场域调控水处理技术。

文章预览

第一作者：吴轩浩，浙江大学 通讯作者：王潇雄，Jae-Hong Kim 通讯单位：清华大学，耶鲁大学 论文DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56102-7 全文速览 本研究开发了一种新型双层电催化膜系统，通过负载锡（Sn）双原子催化剂，实现了极低浓度硝酸盐（10 mg-N L -1 ）单程电过滤过程高效转化为氮气脱除。该设计通过双原子位点促进含N中间体耦合，结合电催化膜的传质强化作用，显著提升了N 2 选择性（~100%），并利用阳极层原位生成的活性氯氧化残余氨（ < 1 mg-N L -1 ）为N 2 ，最终实现硝酸盐的完全去除。研究突破了传统单原子催化剂（SACs）在硝酸盐电催化还原中实现高N 2 选择性的瓶颈，为低浓度硝酸盐污染治理提供了高效、可持续的解决方案。 背景介绍 硝酸盐污染是水体富营养化和有害藻类爆发的关键诱因，即使极低的浓度（1 mg-N L -1 ）也会对生态系 ………………………………