[發明專利]一種鐵負載的海藻酸鈉碳氣凝膠的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910085365.1
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109850865B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 翟作昭;劉振法;張利輝;許躍龍;任斌;王莎莎
• 申請（專利權）人: 河北省科學院能源研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 石家莊德皓專利代理事務所(普通合伙) 13129
• 代理人: 劉磊娜

本發明涉及一種鐵負載海藻酸鈉碳氣凝膠的制備方法和應用，其通過將海藻酸鈉溶液和硝酸鐵溶液混合，制備出海藻酸鈉水凝膠，然后冷凍干燥，得到海藻酸鈉氣凝膠，再高溫碳化得到鐵負載海藻酸鈉碳氣凝膠，并同時提供了其在有機物質吸附領域的應用，以及與H₂O₂聯合使用提高有機物質吸附率的用途。

技術領域

本發明涉及一種鐵負載的海藻酸鈉碳氣凝膠的制備方法及其應用，屬于碳氣凝膠領域。

背景技術

碳氣凝膠是一種新型的輕質多孔材料，因其具有穩定性好、孔隙率高、比表面積大、導電率高及較多的物質及電子傳輸孔道的特點，廣泛應作催化劑載體、儲氫材料、吸附材料及超級電容器或鋰離子電池的電極材料等。

水污染與治理保護的重點關注促使了各種處理方法的發展，芬頓（EF）氧化技術就是其中的一種。由于這個方法開辟了一種電化學利用空氣作為持續供氧的綠色途徑，因此引起了業界的廣泛興趣。芬頓（EF）氧化法是一種傳統的高級氧化法(AOP)，其實質是H₂O₂ 在Fe²⁺ 的催化作用下生成·OH，此方法能氧化去除一般水處理技術無法降解的有機物。

CN201210161622.3公開了一種負載混合價態鐵的活化碳氣凝膠電極的制備方法及應用，該方法包括以下步驟：將間苯二酚、甲醛、催化劑碳酸鈉和水按照摩爾比為1 ：2 ：0.008 ：17.5 混合均勻，倒入玻璃模具中，然后放入密閉容器中，靜置反應，取出所得到酚醛樹脂氣凝膠，再用表面張力小于30mN/m 的有機試劑丙酮進行溶劑置換，時間為5 ～ 7天，每隔1 天更換一次；將所得到酚醛樹脂氣凝膠放置于室溫下進行干燥，室溫干燥時間為5 ～ 7 天后在管式爐中控制程序升溫，以1.5 ～ 3.5℃ /min 的速度升溫到600 ～ 1200℃并保持在該溫度下反應3 ～ 5h，然后以同樣速度冷卻至室溫，得到片狀碳氣凝膠，將片狀碳氣凝膠置于管式爐中，控制爐溫以1.5 ～ 5.5℃ /min 的速率升至850℃，同時通入100 ～ 300mL/min 的混合氣，該混合氣為體積比為1 ：2 的二氧化碳與氬氣的混合氣體，保持2 ～ 6h，冷卻得到具有超高比表面積的活化碳氣凝膠電極；

將濃度為0.1 ～ 0.5mol·L^-1FeSO₄ 和N₂H4·H₂O 按體積比為40 ：8 ～ 15 配制成混合溶液，再加入K 值為30，數均分子量為4000 的聚乙烯吡咯烷酮，加入量為0.5 ～2g/48 ～ 55ml混合溶液，再用NaOH 調節pH 值為8 ～ 10，磁力攪拌30min，得到均勻透明溶液，將溶液轉入聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，將活化碳氣凝膠電極置于反應釜中，貼壁放置，反應釜置于烘箱中，180 ～ 220℃反應20 ～ 30h，取出電極，用去離子水和乙醇沖洗表面，以去除殘留的鹽，將制備得到的電極60℃烘干，得到負載混合價態鐵的活化碳氣凝膠電極。該電極作為電吸附輔助電芬頓中的陰極使用，快速降解有機污染物。