近日，哈尔滨工业大学深圳校区智能学部生态环境学院教授张冠团队在《德国应用化学》发表最新研究成果。研究团队揭示了在高电流密度下，次磷酸镍可在阴极界面氧化生成磷酸镍催化剂的创新机制，所制得的催化剂在酸性硝酸盐还原制氨反应中表现出优异的催化性能。这些发现为从工业废水中快速合成高性能催化剂，同步实现氮、磷、镍的资源回收，提供了一条创新的废物衍生策略。

电催化硝酸盐还原反应是一种将含硝酸盐废水处理与合成氨相结合的有前景的策略。然而，当前高效、稳定且经济的电催化剂制备仍面临挑战，特别是在酸性介质中，催化剂易失活且竞争性析氢反应严重。同时，镀镍废水含有正二价镍离子和次磷酸盐污染物，其处理与资源回收需求迫切。过渡金属磷酸盐因其稳定性好、成本低等特点备受关注。

但此前，尚未有利用镀镍废水直接电沉积制备磷酸镍催化剂，并将其用于电催化硝酸盐还原反应的相关研究。

研究团队提出了一种基于镍电镀废水的创新型资源化策略，他们通过在铁泡沫基底上直接电沉积制备磷酸镍催化剂。与以往在含次磷酸盐体系中的电沉积研究不同，研究团队揭示了在高电流极化条件下，次磷酸盐可在阴极界面直接氧化生成磷酸盐，并阐释了其转化机制。优化获得的催化剂在酸性介质和低硝酸盐浓度条件下，对氨的法拉第效率高达96.6%。

研究团队进一步阐明了该材料在硝酸盐还原反应中表现出的高活性以及对析氢反应的抑制特性。此外，通过系统探究电沉积电流密度、电化学活性面积和电化学阻抗之间的协同关系，建立了其与催化性能之间的有效关联。该研究为利用工业废水快速构筑高性能电催化剂提供了一条新颖的废物转化途径，同步推进了氮、磷、镍的资源回收与环境污染治理，有助于促进循环经济的发展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202524256