武科大網訊 近日，我校先進耐火材料全國重點實驗室“先進材料研究團隊”在環境催化領域取得重大進展，相關研究成果發表在國際環境催化領域頂級期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy（SCI影響因子21.1）上。

論文題為“High-efficiency microwave catalytic nitrate-to-ammonia conversion on Pd-ZnFe₂O₄@Carbon@MoS₂”。我校博士研究生張競哲、于英杰為共同第一作者，李發亮副教授、黃亮教授和張海軍教授為通訊作者，武漢科技大學為第一完成單位。

硝酸鹽污染水體的治理與綠色氨合成是環境與能源材料領域的熱點問題。將廢水中的硝酸鹽轉化為高附加值氨，是實現“變廢為寶”的重要途徑。目前，常用的光催化、電催化及生物催化等技術雖有一定效果，但仍存在效率低、成本高、反應條件苛刻等問題。

該研究創新性地提出了微波催化還原新思想，利用ZnFe₂O₄@Carbon@MoS₂纖維負載Pd納米團簇催化劑，高效地將硝酸鹽還原為氨，實現了廢水處理與資源化的雙重目標。研究團隊首先通過靜電紡絲與水熱法成功構建具有優異微波吸收性能的ZnFe₂O₄@Carbon@MoS₂載體，而后通過醇還原法負載Pd納米團簇，系統研究了催化劑在微波照射下的硝酸鹽還原性能。

實驗表明，該催化劑可實現高達20.04 mmol·h^-1·L^-1的氨產率，并可穩定使用10次以上，表現出優異的活性和穩定性。研究進一步通過同位素標記、原位譜學分析和DFT計算，揭示了微波“熱點效應”激發高活性熱電子、MoS₂增強硝酸鹽吸附和Pd納米團簇降低反應能壘的多重協同機制，明確了反應路徑與活性來源。

值得注意的是，該方法使用家用微波爐也可以高效地將硝酸根催化還原為高附加值的氨。該研究不僅為高濃度硝酸鹽廢水處理提供了新方案，也為綠色合成氨和氮資源循環利用提供了新思路，具有重要的科學意義與工程應用價值。

該研究得到了國家自然科學基金（項目編號：52272021, U23A20559, 52372030, 52225407）等項目的支持。（先進耐火材料全國重點實驗室）