变废为宝！他，院士高徒，手握Nature，新发Nature Catalysis！

2025年4月8日下午5:28 • 顶刊解读

一氧化氮（NO）排放带来了严重的环境问题，迫切需要可持续的治理策略。

2025年4月3日，美国特拉华大学/圣路易斯华盛顿大学焦锋、加拿大西蒙弗雷泽大学Samira Siahrostami在国际顶级期刊Nature Catalysis上发表了题为《Electrochemical oxidation of nitric oxide to concentrated nitric acid with carbon-based catalysts at near-ambient conditions》的研究论文，Rong Xia为论文第一作者，焦锋、Samira Siahrostami为论文共同通讯作者。

变废为宝！他，院士高徒，手握Nature，新发Nature Catalysis！

焦锋，教授。英国皇家化学学会会士。2001年本科毕业于复旦大学，导师：贺鹤勇教授；2008年在圣安德鲁斯大学获得博士学位，导师：中国科学院外籍院士、欧洲科学院院士Peter G. Bruce教授；2008-2010年在劳伦斯伯克利国家实验室进行博士后研究；2010年加入特拉华大学，2021年升任教授；2023年入职圣路易斯华盛顿大学。

焦锋教授致力于开发创新的电化学装置，以应对关键的能源存储和可持续发展挑战，已在Nature，Nat. Catal.，Nat. Commun.等国际知名期刊发表研究论文100余篇。

在本文中，作者报道了一种电化学方法，能够在接近常温常压的条件下，利用碳基催化剂将NO转化为无盐浓硝酸（HNO₃）。

该系统在100 mA cm^-2的电流密度下，使用纯NO时实现了超过90%的硝酸法拉第效率（FE），并且在稀释的NO（0.5 vol%）下仍能保持超过70%的FE。机理研究表明，与传统的二氧化氮热催化途径不同，亚硝酸是这一转化过程中的关键中间体。

通过在膜电极组件电解槽中实施蒸汽进料策略，直接从NO和去离子水合成了32 wt%的HNO₃，在800 mA cm^-2的电流密度下实现了86%的FE，且无需电解液添加剂或下游纯化。

本工作建立了一种将NO排放转化为高纯度硝酸的电化学途径，推动了可持续污染减排和化学品制造的发展。

图1：碳基催化剂催化NO电氧化性能

图2：机理分析

图3：反应机理与理论计算

图4：膜电极组件电解槽测试

综上，作者提出了一种在接近常温常压条件下，利用碳基催化剂将NO电化学氧化为高浓度、无盐硝酸的方法。通过实验和理论计算，揭示了NO电氧化的反应机制，并开发了一种蒸汽进料策略，直接从NO和去离子水生产高纯度HNO₃。

该研究成功实现了在环境条件下，将NO高效转化为高浓度HNO₃。该技术不仅为NO的可持续治理提供了新途径，还为高纯度HNO₃的生产提供了经济可行的解决方案，有望在减少工业NO排放和满足HNO₃需求方面发挥重要作用。

Electrochemical oxidation of nitric oxide to concentrated nitric acid with carbon-based catalysts at near-ambient conditions. Nat. Catal. (2025). https://doi.org/10.1038/s41929-025-01315-8.

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