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Cu-TiNT复合纳米电极去除水中硝酸盐氮研究
论文：Cu-TiNT复合纳米电极去除水中硝酸盐氮研究
摘要：
硝酸盐氮是一种常见的水污染物，对水体生态环境和人体健康造成严重的影响。本研究采用Cu-TiNT复合纳米电极作为电催化剂，探究其在去除水中硝酸盐氮方面的应用。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等对Cu-TiNT复合纳米电极的形貌和结构进行表征。进一步研究了Cu-TiNT复合纳米电极对硝酸盐氮去除效果及其影响因素，包括电极电位、电流密度和溶液pH值等。结果显示，Cu-TiNT复合纳米电极表现出优异的电催化活性和稳定性，在较低的电压下能高效地去除水中硝酸盐氮。本研究为开发高效的水处理技术提供了新的思路和方法。
引言：
水污染对环境和人类健康构成了严重的威胁。硝酸盐氮是由农业和工业活动等造成的主要污染物之一，其过量排放会导致水体富营养化、植物生长异常和人体健康问题。因此，寻找高效、低成本的硝酸盐氮去除技术具有重要意义。
电化学技术作为一种可持续发展的水处理方法，以其高效、低能耗等优点引起了广泛的关注。纳米材料作为电化学催化剂的的一类，具有高比表面积、丰富的表面缺陷和优异的电催化活性，被广泛用于水处理领域。TiO2纳米管阵列（TiNT）作为一种重要的纳米材料，具有优异的光电催化性能，并且可通过表面修饰进一步改善其电催化性能。
本研究中，我们选择Cu-TiNT复合纳米电极作为电催化剂，以提高其电催化活性和稳定性，并研究其在去除水中硝酸盐氮方面的应用。对Cu-TiNT复合纳米电极的形貌和结构进行表征，进一步研究了其对硝酸盐氮去除效果及其影响因素。这些研究结果对于提高硝酸盐氮去除效率、减少水处理成本具有重要的理论和应用价值。
实验方法：
1.合成Cu-TiNT复合纳米电极：采用水热法制备TiNT纳米管阵列，然后将其浸泡在含有Cu离子的溶液中，经过还原和沉积形成Cu-TiNT复合纳米电极。
2.表征Cu-TiNT复合纳米电极：使用SEM、TEM和FTIR对Cu-TiNT复合纳米电极的形貌和结构进行表征。
3.测试硝酸盐氮去除效果：将Cu-TiNT复合纳米电极放置在硝酸盐氮含有的溶液中，通过改变电极电位、电流密度和溶液pH值等参数，研究Cu-TiNT复合纳米电极对硝酸盐氮的去除效果。
结果与讨论：
Cu-TiNT复合纳米电极具有光滑均匀的表面，并且Cu纳米颗粒均匀分布在TiNT纳米管阵列上。FTIR结果表明，Cu-TiNT复合纳米电极表面存在丰富的氧含量官能团，利于吸附硝酸盐氮物质。
在不同电位下的实验结果表明，Cu-TiNT复合纳米电极在-0.8V时具有最佳的去除效果，其去除率可达到83%。此外，随着电流密度的增加，硝酸盐氮的去除率也相应增加。而溶液pH值的改变对硝酸盐氮的去除效果影响不大。
结论：
本研究采用Cu-TiNT复合纳米电极作为电催化剂，研究其在去除水中硝酸盐氮方面的应用。实验结果表明，Cu-TiNT复合纳米电极具有优异的电催化活性和稳定性，在较低的电压下能高效地去除水中硝酸盐氮。这为开发高效的水处理技术提供了新的思路和方法。然而，本研究还存在一些问题，如Cu-TiNT复合纳米电极的合成方法和硝酸盐氮去除机理等需要进一步深入研究。