近日，我校化学工程学院徐颖华副研究员及其合作者的最新研究成果被《Nature Water》在线报道。该成果创造性地将一种铑纳米颗粒改性的钯膜电化学反应器用于电化学氢化处理饮用水中的氧化性污染物，克服了目前电化学氢化处理氧化性污染物存在的“需添加电解质”和“产生高比例不安全中间产物”两大主要难题。报道题名为“Electrochemical hydrogenation of oxidized contaminants for water purification without supporting electrolyte”，浙江工业大学为第一单位，徐颖华副研究员为通讯作者。
如何在常温常压下将水体中各种高毒性氧化性污染物转化为低毒甚至无毒的物质或工业原料，电化学氢化（ECH）技术是被科学家们证实的有效技术手段，但该技术也有局限，ECH技术处理水体中氧化性污染物存在“需添加电解质”和“产生高比例不安全中间产物”两个主要难题。
我校化学工程学院应用化学学科“有机电化学合成重点实验室”徐颖华副研究员长期致力于电化学氢化（ECH）技术在水处理和绿色合成领域的研究。为了克服上述难题，他和合作者首先设计了一种钯纳米颗粒改性的钯膜反应器，用于处理饮用水和工业废水中的氧化性污染物。虽然钯纳米颗粒反应器很好地解决了ECH技术“需添加电解质”的问题，但未能解决“产生高比例不安全中间产物”的问题。对此，研究团队将钯纳米颗粒反应器中的钯纳米颗粒替换为铑纳米颗粒。最后，研究团队通过80小时长时间实验考察了铑纳米颗粒反应器的稳定性和实用性。
为了揭示铑纳米颗粒的独特性质，研究团队利用密度泛函理论计算了氢原子和一氯乙酸在铑和钯金属主要晶面上的吸附能力。计算得出，氢吸附能顺序为钯(110) > 铑(110) > 钯(100) > 铑(111) > 钯(111)，一氯乙酸在铑的三个晶面上的吸附能大于或等于钯的相同晶面上的吸附能。使用铑纳米颗粒反应器的电化学氢化（ECH）技术在水体中，尤其是饮用水中，氧化性污染物的去除上展示了卓越的性能，克服了目前ECH技术处理氧化性污染物时水体中“需添加电解质”和“产生高比例的不安全中间产物”这两个主要难题。
该工作获得国家自然科学基金(21576238, 21106133)，浙江省自然科学基金（LY16B060012）和浙江省重点研发项目（2020C03085）的支持，由徐颖华副研究员和新加坡南洋理工大学/香港城市大学刘彬教授等课题组合作完成。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-022-00002-3
