磁性回收型黄铁矿/木质素生物炭纳米复合材料的制备与应用
2025-02-09 17:35
No.1338201791875260416
技术概要
PDF全文
本技术涉及催化材料制备技术,特别是一种磁性回收型黄铁矿/木质素生物炭纳米复合材料的制备方法及其应用。该复合材料由Fe构成,具有优异的磁性和催化性能,可通过磁力回收,适用于多种催化反应场景。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。 基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺(PMSAOPs)具有较强的氧化能力和较高的稳定性,是当前有机污染物修复的重要工艺之一。通过热、超声波、紫外光、碱性物质或催化剂对PMS进行活化,可以形成各种活性氧物种(ROS),如硫酸根(SO4 ·- )、羟基(·OH)和超氧(·O2 - )自由基、单线态氧(1 O2 )等。除了传统的活化方法外,PMS的活化还可采用光热和压电等新方法。在各种活化方法中,固相催化剂活化具有操作条件温和、无需额外能量输入、催化剂易于回收等优点,具有突出的应用潜力。 非化学计量比的硫化铁(Fe1-X S)被认为是一种很有前途的PMS活化剂,原因如下:(1)Fe1-x S中铁离子的低释放量可避免活性氧物种(ROS)被其猝灭;(2)富电子结合态≡S2- 的存在加速了Fe3+ 向Fe2+ 的循环,为后续活化反应提供充足Fe2+ ,从而产生丰富的SO4 ·- ;(3)Fe1-X S显著的磁响应使其能够简便地从溶液体系中分离出来,简化了其回收和重复使用。目前Fe1-X S的制备方法主要包括化学共沉淀法、水热/溶剂热法、固相法、电化学法、热分解法、气固反应法和微波辅助合成法。但这些方法存在反应条件复杂、设备要求高、制备价格高、难以控制所得样品的粒径、纯度、难以实现对材料性能的灵活调控等。 木质素是木质纤维素生物质中的主要成分之一,广泛存在于植物细胞壁中,作为自然界中最丰富的芳香族生物聚合物之一,约占全球每年生成的生物质的30%。由于其结构复杂且含有丰富的芳香环和含氧官能团,木质素在传统工业中大多被视为废弃物或低值燃料,但其化学潜力使其成为高值化利用的理想原料。木质素基生物炭(L-BC)由于其高碳含量、复杂的芳香环结构、丰富的孔隙率以及表面活性官能团,表现出优异的物化性能。与普通生物质生物炭(BC)相比,木质素基生物炭具有更高的化学稳定性和碳固定能力,更丰富的孔隙结构带来更好的吸附性能,尤其是在吸附重金属和有机污染物方面。此外,其良好的电化学性能使其在储能和电极材料应用中具有更大的潜力。因此,木质素基生物炭在环境修复、污染控制和能源存储等领域具有广泛的应用前景。然而传统生物炭制备工艺过程中存在的高温、限氧、时间长、制备过程易产生挥发性二次污染物、生物炭产物纯度不稳定等问题极大制约材料的性能和应用。 因此,提供一种将两种具有优势性能的材料采用新型制备方法进行复合,制备新型磁黄铁矿/木质素基生物炭复合材料(Fe1-x S/L-BC),并用于高级氧化体系处理污染物具有重要意义。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
史晓国  张明露  臧立华  于斐  温尊清  张龙泉  王青云
技术所属: 齐鲁工业大学(山东省科学院)
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