先进材料研究团队在环境催化领域取得重大进展

武科大网讯 近日，我校先进耐火材料全国重点实验室“先进材料研究团队”在环境催化领域取得重大进展，相关研究成果发表在国际环境催化领域顶级期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy（SCI影响因子21.1）上。

论文题为“High-efficiency microwave catalytic nitrate-to-ammonia conversion on Pd-ZnFe₂O₄@Carbon@MoS₂”。我校博士研究生张竞哲、于英杰为共同第一作者，李发亮副教授、黄亮教授和张海军教授为通讯作者，武汉科技大学为第一完成单位。

硝酸盐污染水体的治理与绿色氨合成是环境与能源材料领域的热点问题。将废水中的硝酸盐转化为高附加值氨，是实现“变废为宝”的重要途径。目前，常用的光催化、电催化及生物催化等技术虽有一定效果，但仍存在效率低、成本高、反应条件苛刻等问题。

该研究创新性地提出了微波催化还原新思想，利用ZnFe₂O₄@Carbon@MoS₂纤维负载Pd纳米团簇催化剂，高效地将硝酸盐还原为氨，实现了废水处理与资源化的双重目标。研究团队首先通过静电纺丝与水热法成功构建具有优异微波吸收性能的ZnFe₂O₄@Carbon@MoS₂载体，而后通过醇还原法负载Pd纳米团簇，系统研究了催化剂在微波照射下的硝酸盐还原性能。

实验表明，该催化剂可实现高达20.04 mmol·h^-1·L^-1的氨产率，并可稳定使用10次以上，表现出优异的活性和稳定性。研究进一步通过同位素标记、原位谱学分析和DFT计算，揭示了微波“热点效应”激发高活性热电子、MoS₂增强硝酸盐吸附和Pd纳米团簇降低反应能垒的多重协同机制，明确了反应路径与活性来源。

值得注意的是，该方法使用家用微波炉也可以高效地将硝酸根催化还原为高附加值的氨。该研究不仅为高浓度硝酸盐废水处理提供了新方案，也为绿色合成氨和氮资源循环利用提供了新思路，具有重要的科学意义与工程应用价值。

该研究得到了国家自然科学基金（项目编号：52272021, U23A20559, 52372030, 52225407）等项目的支持。（先进耐火材料全国重点实验室）