Электровосстановление нитратов: понимание механизма, характеристика in situ, оценка эффективности и актуальные проблемы

Избыточное содержание нитратов в окружающей среде нарушает естественный круговорот азота и представляет серьёзную угрозу для здоровья человека. К настоящему времени разработано множество физических, химических и биологических методов удаления нитратов, однако большинство из них требует значительных затрат на последующую обработку и проведения в жёстких условиях. В отличие от них электровосстановление нитратов представляет собой перспективный подход, поскольку при обычных условиях использует электроны экологически чистого происхождения в качестве восстановителей. Понимание механизма реакции восстановления нитратов и управление им — необходимое условие разработки и синтеза эффективных электрокатализаторов для селективного восстановления нитратов. В связи с этим в настоящем обзоре рассматриваются механизмы электрокаталитического восстановления нитратов, в том числе на основе данных электрохимической характеризации in situ и теоретических расчётов для различных классов материалов. Кроме того, обобщены параметры оценки эффективности и стандартные методы испытаний электрокатализаторов для электровосстановления нитратов, необходимые для отбора эффективных материалов. Наконец, обсуждаются актуальные проблемы и перспективные направления развития этой области. Обзор служит руководством по разработке электрокатализаторов для селективного восстановления нитратов с высокими показателями эффективности и способствует развитию устойчивой химии и инженерии азота.