Free-standing membrane incorporating single-atom catalysts for ultrafast electroreduction of low-concentration nitrate
Notice bibliographique
Résumé
The release of wastewaters containing relatively low levels of nitrate (NO 3 − ) results in sufficient contamination to induce harmful algal blooms and to elevate drinking water NO 3 − concentrations to potentially hazardous levels. In particular, the facile triggering of algal blooms by ultra-low concentrations of NO 3 − necessitates the development of efficient methods for NO 3 − destruction. However, promising electrochemical methods suffer from weak mass transport under low reactant concentrations, resulting in long treatment times (on the order of hours) for complete NO 3 − destruction. In this study, we present flow-through electrofiltration via an electrified membrane incorporating nonprecious metal single-atom catalysts for NO 3 − reduction activity enhancement and selectivity modification, achieving near-complete removal of ultra-low concentration NO 3 − (10 mg-N L −1 ) with a residence time of only a few seconds (10 s). By anchoring Cu single atoms supported on N-doped carbon in a carbon nanotube interwoven framework, we fabricate a free-standing carbonaceous membrane featuring high conductivity, permeability, and flexibility. The membrane achieves over 97% NO 3 − removal with high N 2 selectivity of 86% in a single-pass electrofiltration, which is a significant improvement over flow-by operation (30% NO 3 − removal with 7% N 2 selectivity). This high NO 3 − reduction performance is attributed to the greater adsorption and transport of nitric oxide under high molecular collision frequency coupled with a balanced supply of atomic hydrogen through H 2 dissociation during electrofiltration. Overall, our findings provide a paradigm of applying a flow-through electrified membrane incorporating single-atom catalysts to improve the rate and selectivity of NO 3 − reduction for efficient water purification.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».