科學(xué)家解開電化學(xué)催化與腐蝕之謎

來(lái)自皮特、德雷克塞爾和布魯克海文的工程師解決了電化學(xué)臭氧生產(chǎn)中的“催化與腐蝕”之謎。

來(lái)自匹茲堡大學(xué)、費(fèi)城德雷克塞爾大學(xué)和布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在合作解開一個(gè)復(fù)雜的謎團(tuán)，旨在使水消毒處理更加可持續(xù)。

用于消毒污水的可擴(kuò)展電化學(xué)臭氧生產(chǎn)(EOP)技術(shù)有一天可能會(huì)取代目前使用的集中式氯處理技術(shù)，無(wú)論是在現(xiàn)代城市還是偏遠(yuǎn)村莊。然而，人們對(duì)分子水平上的 EOP 以及如何使其成為可能的技術(shù)變得高效、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)了解甚少。

他們的研究最近發(fā)表在《ACS Catalysis》雜志上。第一作者是德雷塞爾大學(xué)博士生 Rayan Alaufey，與德雷塞爾大學(xué)的特約研究人員一起參與研究的還有化學(xué)與生物工程副教授 Maureen Tang、博士后研究員 Andrew Lindsay、博士生 Tana Siboonruang 和化學(xué)副教授 Ezra Wood;聯(lián)合 PI John A. Keith，皮特大學(xué)化學(xué)與石油工程系副教授，研究生 Lingyan Zhu;和來(lái)自布魯克海文的秦吳。

“自19世紀(jì)以來(lái)，人們就開始使用氯來(lái)處理飲用水，但今天我們更加了解，氯可能并不總是最好的選擇。例如，EOP 可以直接在水中產(chǎn)生臭氧，這是一種消毒能力與氯大致相同的分子。與穩(wěn)定存在于水中的氯不同，水中的臭氧會(huì)在大約 20 分鐘后自然分解，這意味著在飲用自來(lái)水、在游泳池游泳或在醫(yī)院清潔傷口時(shí)，它不太可能對(duì)人體造成傷害。” Keith 也是皮特斯旺森工程學(xué)院能源系的 RK Mellon 教員。

“用于可持續(xù)消毒的 EOP 在一些市場(chǎng)上很有意義，但要做到這一點(diǎn)需要足夠好的催化劑，而且由于尚未找到足夠好的 EOP 催化劑，EOP 過(guò)于昂貴且能源密集，不適合更廣泛的使用。我和我的同事認(rèn)為，如果我們能夠在原子水平上解碼普通 EOP 催化劑的工作原理，也許我們可以設(shè)計(jì)出更好的 EOP 催化劑。”

研究北約催化劑的功效

解開 EOP 催化劑的工作原理對(duì)于了解如何更好地設(shè)計(jì)迄今為止已知的最有前途且毒性最小的 EOP 催化劑之一：鎳和銻摻雜的氧化錫(Ni/Sb-SnO2，或 NATO)至關(guān)重要。

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