本技术涉及环境治理,描述了一种Fe和N共掺杂纳米管包裹微米球的制备工艺及其在催化降解有机污染物中的应用。该技术采用鸟苷作为原料,结合硫酸和九水合硝酸盐进行合成,旨在提高催化效率和降低环境污染。
背景技术
磺胺甲恶唑是一种典型的磺胺类抗生素,是使用最广泛的抗生素之一,在畜牧业、水产养殖和治疗微生物引起的疾病防治中得到了广泛应用。然而,值得注意的是,仅有10%至50%的磺胺甲恶唑能在生物体内得到有效代谢,剩余的部分则通过人体排出体外,进入自然环境。因此,在许多国家和地区的沉积物、污水污泥、土壤及废水中均检测到了磺胺甲恶唑的存在。特别在水介质中,其浓度范围达到了几百至几千纳克每升。
由于磺胺甲恶唑的微生物可降解性较差,现有的生物处理工艺对磺胺甲恶唑的去除效果不足,导致磺胺甲恶唑的去除效率较低。此外,它的亲水性使其不适合被活化吸附因此,由于产生强活性氧(ROS),过硫酸盐基原位化学氧化(ISCO)已被用于消除磺胺甲恶唑。参与的硫酸盐自由基(SO4
·)由过硫酸盐(指过氧单硫酸盐(PMS)和过氧二硫酸盐(PMS)的活化产生,具有广泛的pH范围,可在酸性和碱性介质中工作,与羟基(OH·)自由基(1.9-2.7V)相比,具有更高的氧化电位(2.5-3.1.V)。
纳米碳材料作为促进PMS活性的催化剂已显示出巨大的潜力。这种潜力主要归因于它们丰富的表面官能团、缺陷和可调的功函数。研究人员发现,碳材料中的缺陷结构和含氧官能团可以促进PMS活化,增强难降解污染物的去除。此外,在sp2
-杂化碳框架中引入杂原子(特别7是氮原子)有助于提高催化性能。这种增强源于它们创造各种活性位点、产生新缺陷、赋予强大的化学稳定性和提高导电性的能力。尽管如此,碳材料本身的催化能力是有限的,可以通过在各种碳基衬底中加入过渡金属(如Fe、Co和Ni)来增强催化活性。在已有的活化促进PMS活性的碳载铁催化剂中,大多使用有机框架结构等作为载体来促进活性组分的分散性,有机框架结构的载体工艺复杂,有机框架结构成本高,在热解过程中损失较高,产率低并且金属有机框架前驱体中还涉及其它金属成分和铁金属进行协同,且该方法无法调控催化剂的形貌。得到的相关碳基材料比表面积小且高温易分解、产率低。而对于鸟苷作为碳、氮前驱体制备促进PMS活性的载体的,暂未有相关文献研究。
实现思路