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硫摻雜炭材料催化過硫酸氫鉀復合鹽的技術研究

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硫摻雜炭材料催化過硫酸氫鉀復合鹽的技術研究

Date: 2022-01-07

  據悉,有研究以聚噻吩作為硫/碳的前體,以KOH為催化劑,在不同的退火溫度下制備了結構和組分雙重改性的新硫摻雜多孔炭復合催化劑,并對其催化過硫酸氫鉀復合鹽的性能進行了系列的研究。

  研究結果發現,退火溫度對其催化氧化性能有顯著影響,格外是經800℃處理的催化劑(SDAC-800)比表面積和孔容較大,對過硫酸鹽具有越佳的催化活性。SDAC-800用量為0.1g/L、過硫酸鹽/4-氯苯酚摩爾比為24/1、初始pH為4.4的條件下,在170min內去除整體的4-氯苯酚和65.3%的COD,處理后廢水BOD./COD比值由初始的0.059提高到0.436,表明廢水的生物可降解性明顯提高。硫的摻雜和高溫下酸性官能團(如砜基和羧基)的去除,大大提高了該催化劑的催化活性。

  通過比較發現,該硫摻雜催化劑比其他常規催化劑(Co3O4、Fe3O4、ZVI、無硫活性炭、石墨烯、多碳納米管等)具備越佳的催化性能。此外,SDAC-800能催發多種過氧化物降解各種不同的污染物,具有較高的催化活性和廣泛的適用性,是一種很有應用潛力的無金屬催化劑。

  有研究提出的硫摻雜炭材料催發過硫酸氫鉀復合鹽降解有機污染物的機理。如以硝酸鐵、Na2S203和(NH4)2S2O2為原料合成Fe/S摻雜顆?;钚蕴?,該催化劑與未摻雜活性炭相比,能顯明加強了對過硫酸鹽的催化性能,表明S摻雜提高了Fe/SGAC的催化性能;催化劑表面2/3的硫元素以FeS,的形式存在,證實了摻雜的S元素在氧化鐵帶隙內形成了新的陷阱態,從而增進了過硫酸鹽物種與鐵離子在界面上的電子轉移。

  摻雜雜原子的炭質材料具有增加缺陷邊緣、提高π電子遷移率、引進催化位點和吸附位點、加速電子轉移速率等優點,但過多的雜原子摻雜也會降低炭質材料的催化活性,當摻雜量高過某一范圍時會阻塞缺陷邊緣,覆蓋過硫酸氫鉀復合鹽的活性位點;還會破壞C的電荷分布,使電子重新分配,打破C=C共價鍵的電荷平衡。

硫摻雜炭材料催化過硫酸氫鉀復合鹽的技術研究

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