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介孔碳限域Cu纳米颗粒用于电催化硝酸根脱除
洁净煤技术
网络首发时间:2024-11-07 16:18:00
219
作者
汪荻
周昶安
王超
宋磊
马奎
单位
四川大学化学工程学院
四川大学新能源与低碳技术研究院
摘要
工业废水中硝酸盐的残留对生态环境造成了较大的负面影响,氮气绿色无毒,且无需二次处理,被认为是废水硝酸盐脱除的理想目标产物。电催化还原是一种可持续的废水硝酸盐脱除方法,目前为止仍然面临着动力学缓慢、目标产物选择性低和稳定性差等问题。Cu金属是硝酸盐还原常用的电催化剂之一,但在电极极化过程中,Cu原子易迁移和团聚生长,导致反应活性衰减,在工业应用中其耐久性往往较差,因此,对催化剂的电化学性能和稳定性提出了较高要求。通过分子介导的界面组装策略,合成了介孔碳原位限域Cu纳米颗粒的CNTs@mesoC@Cu催化剂,研究了其电催化硝酸根选择性还原的活性及反应机理。在3%浓度Cl-协同作用下,经24 h恒电位还原后,CNTs@MesoC@Cu催化剂可将模拟废水的总氮浓度C(NO3--N)从140 ppm降低至8.5 ppm,氮气选择性高于95%,符合污水综合排放标准;此外,经过120 h稳定性测试后,该催化剂对氮气的选择性仍保持在96%以上,证明其具有相当的循环稳定性。该催化剂在电催化硝酸根选择性还原中表现出良好的性能,导电碳纳米管@介孔碳基底束缚限制了表面的铜活性中心,使CNTs@mesoC@Cu能够保持稳定的电化学硝酸盐催化活性。这项研究为铜基电催化剂在大规模的工业应用方面提供了一种可行的解决方案。
关键词
电催化
Cu基催化剂
硝酸根还原
介孔碳
工业废水处理
文章目录
0 引 言
1 实验部分
1.1 实验药品
1.2 催化剂制备
1.2.1 碳纳米管改性
1.2.2 金属负载的CNTs@mesoPDA制备
1.2.3 催化剂前驱体碳化
1.2.4 对比样的制备
1.3 表征方法
1.4 电化学性能测试
1.5 活性评估方法
2 结果与讨论
2.1 催化剂结构分析
2.2 电化学活性分析
3 结论
引用格式
汪荻,周昶安,王超,等.介孔碳限域Cu纳米颗粒用于电催化硝酸根脱除[J/OL].洁净煤技术,1-14[2024-11-19].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3676.td.20241107.1515.002.html.
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