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氮掺杂炭材料催化过硫酸氢钾的技术研究

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氮掺杂炭材料催化过硫酸氢钾的技术研究

Date: 2021-12-24

  氮元素有着与碳元素相近的原子半径,因此可通过掺入氮原子置换炭材料晶格中的碳原子,从而制备具有良好的电化学性能和催化性能的氮掺杂炭类的材料。有学者比较了氮掺杂了多孔炭的过硫酸氢钾盐催化效率与含氮量的关系,发现与无氮多孔炭相比,制出的3种氮掺杂多孔炭在催化过硫酸盐方面表现出良好的性能,尤其是含氮量越高(质量分数24.7%)的氮掺杂多孔炭的催化性能越佳,还会高于均相Co*催化剂。

  有学者研究后发现以农业废弃物稻草为原料,合成的磁性氮掺杂生物炭负载的CoFe,O.复合材料联合过硫酸盐对除草剂异丙甲草胺具有良好的催化降解性能,同时发现热解温度对催化剂的活性也有重要影响,格外是800℃热解条件下制备的催化剂的稳定性和重复使用性越佳。以锌钴普鲁士蓝的类似物为原料制备的多孔氮掺杂炭微球,其中的氰化基团所结合的金属中心/团簇的独特结构为微球提供了主富的孔隙率,较高的石墨化度和丰富的氮含量,从而提高了该催化剂催化过硫酸氢钾盐的性能,有望成为一种绿化的有机污染物隆解的多相催化剂。

  有学者研究结果表明,经800℃热解制备的氮掺杂多孔炭具有菱形十二面体形貌,并能获得15.2%的氮掺杂量,该催化剂作为非均相催化剂在过硫酸钠催化中的成果,比一些传统的过渡金属氧化物和普通炭材料越佳,其活性位点主要归因于氮修饰和sp?杂化碳骨架。更重要的是,该催化剂在一些阴离子和天然有机物的存在下,也能保持相当的催化活性。有研究利用尿素和污泥热解制备氮官能化污泥炭作为催化过硫酸盐的无金属催化剂,该催化剂的氮官能化显明影响了其化学微环境和微观结构(形貌和孔隙率),进而提高了体系中多种污染物的清理成果,体系中除了典型自由基的存在外,非自由基单线态氧也是主要活性氧物种。

  还有学者提出了一种磁性氮掺杂污泥生物炭的一步法合成方法,该方法制备的催化剂催化过硫酸氢钾盐对四环素的去除成果高于其他典型的石墨炭材料(石墨粉、氧化石墨烯和多碳纳米管)和其他两种生物炭材料,显示了其良好的催化性能;分析显示元素均匀分散在磁性氮掺杂污泥生物炭中,催化剂中三种催化位点分别是铁化合物、掺杂氮和石墨碳。