臭氧消毒过程中,如果水中有溴离子,会产生致癌物溴酸盐(BrO₃⁻)。电催化还原是一种将BrO₃⁻还原为无害Br⁻的绿色方法。传统的钯基催化剂昂贵。CoS₂是一种具有类金属导电性的过渡金属硫化物,其表面的硫空位和钴位点对含氧阴离子有良好的吸附和催化还原活性。碳气凝胶(CA)是一种三维互联大孔、高比表面积、高导电性的宏观电极材料。本研究将CoS₂纳米颗粒原位锚定在CA骨架上,制备了自支撑的CoS₂/CA复合电极。得益于CA的宏观三维多孔结构提供的巨大反应面积和快速传质,以及CoS₂的高催化活性,该电极在-0.8V vs. Ag/AgCl的阴极电位下,对初始浓度为5mg/L的BrO₃⁻展现了极快的还原速率和高达99%的去除率,产物为无害的Br⁻。在较宽的pH范围(3-9)和存在其他共存离子(Cl⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻)的背景下,其性能依然出色。该研究为饮用水中溴酸盐的深度净化提供了一种高效、稳定、低成本的非贵金属电催化阴极材料。
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