本技术涉及环境污染治理技术,特别是一种氮掺杂碳纳米管复合材料的制备和应用。该技术利用经济的氮源和过渡金属盐,通过调整反应条件,制备出具有优异性能的复合材料。与传统方法相比,本发明不仅降低了成本,还提高了材料的环境治理效率。
背景技术
全氟和多氟烷基物质(PFAS)是一类广泛应用于日常生活和工业生产的含氟化学品。然而,由于PFAS中的C-F键的键能极高,难以断裂,因此,修复受PFAS污染的水体,成为一项既具挑战性又具必要性的工作。
近年来,基于过硫酸盐的高级氧化法发展迅速,与羟基自由基相比,硫酸根自由基的半衰期更长,适应范围更广。同时,与过氧化氢相比,过硫酸盐为固体,便于运输和储存。目前,对过硫酸盐的活化方式主要有加热、紫外线、微波、超声波和过渡金属活化等。其中,过渡金属离子活化具有经济性和可操作性,铁作为一种廉价易得的过渡金属尤其受到关注。尽管基于Fe²⁺/过硫酸盐的均相体系能够有效降解污染物,但存在无法持续处理及产生铁泥导致二次污染等问题。非均相催化可以解决上述问题,将过渡金属负载在载体上能有效延长催化活性和减少金属离子释放。基于碳纳米管限域的铁材料,由于其独特的限域结构产生带来的电子传递特性被广泛应用于非均相催化体系。
然而,传统的碳纳米管包裹的零价铁材料由于碳壳对零价铁的限制,导致其对过硫酸盐的活化主要通过非自由基路径进行,即产生单态氧(1
O2
)。这种方法虽然能有效降解普通有机污染物如抗生素和染料,但由于1
O2
十分有限的氧化还原能力始终无法有效降解PFAS。
实现思路