近日，我院王蓓博士（第一作者）与王哲贤博士（通讯作者）在《Electrochimica Acta》（中科院二区）发表题为《Optimization and mechanism insights into the electrocatalytic reduction ofchlorite (ClO2-) using Pd-based electrodes》的研究论文。
在水处理过程中，二氧化氯消毒技术因其在控制水体疾病传播方面的重要作用而被广泛应用，但与此同时，也会不可避免地产生有毒的亚氯酸盐（ClO₂⁻）这一副产物，对人体健康构成威胁。传统的化学还原和吸附方法在去除效率和可持续性方面存在一定局限。相比之下，电催化还原技术由于具有环境友好、操作条件温和以及可将ClO₂⁻转化为无害氯离子（Cl⁻）的潜力，被认为是一种很有前景的替代方法。
本研究通过在不同载体（生物炭、碳纳米纤维、泡沫镍）上电沉积 Pd，制备了一系列低成本Pd基电极，并优化了沉积参数，系统评估了其在不同反应条件下的性能。结果表明，在碳纳米纤维（CNF）基底上，Pd的最佳电沉积时间为 30 min，此时电极表现出更优的催化活性。在所测试的载体中，三维泡沫镍（NF）相比生物炭（BK800）和CNF表现出更优异的电催化活性，在-0.5 V恒电位条件下，可在 2 h 内实现 ClO₂⁻的完全去除（100%），Cl⁻是唯一的还原产物。此外，研究发现 50 mM电解质浓度有助于提高溶液导电性，从而增强ClO₂⁻的还原效率。中性pH条件更有利于亚氯酸盐的还原，因为在极端pH下容易发生竞争吸附和析氢反应，从而抑制目标反应。值得注意的是，Pd基多孔电极表面的活性态氢物种（Pd-H*）能够通过促进电子转移显著提高还原效率。
该研究为高效去除亚氯酸盐离子的Pd基电极设计与优化提供了有价值的理论和实验依据，并有助于推动水处理领域先进电催化体系的发展。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.electacta.2025.146603