[發明專利]一種富羰基炭材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110289195.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113233452B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 何鋒;孫瑞;楊德志
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C01B32/21
• 分類號: C01B32/21;C01B32/354;C01B32/05;B09C1/08;C09C1/56;C02F1/28;C02F1/62;C02F1/72;C02F101/20;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38;C02F101/30;C02F101
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 牛世靜

本發明公開了一種富羰基炭材料及其制備方法和應用，該方法包括將炭粉和可溶性過硫酸鹽粉末按一定比例混合球磨后，得到富羰基炭材料；所述可溶性過硫酸鹽粉末和炭粉的質量比為0.01～0.05:1。本發明通過可溶性過硫酸鹽粉末和炭粉混合后球磨，得到富羰基炭材料，該材料可用于原位去除水體和土壤中的重金屬類污染物以及催化過硫酸鹽去除/降解水體和土壤中的酚類、農藥類、偶氮染料類、鹵代有機物類、硝基代有機物類、多環芳烴類、多氯聯苯類和/或石油烴類等污染物，且具有較高的去除效率和降解效率。

技術領域

本發明涉及環境修復技術領域，尤其涉及一種富羰基炭材料及其制備方法和應用。

背景技術

在環境修復中，高級氧化技術(AOPs)已被證明是一種強大的技術，可以通過從 多種過氧化物中產生高活性氧(ROS)，以將有毒的有機污染物降解為無害的礦化鹽， 二氧化碳和水。Fe、Co和Mn等過渡金屬和氧化物已被用作活化過氧一硫酸鹽，過氧 二硫酸鹽，過氧化氫和臭氧以產生硫酸根，羥基自由基和超氧化物自由基。這些自由 基比其母體化合物具有更高的氧化還原電勢，并且可以實現多種污染物的快速分解。 但金屬基AOPs，例如Fenton和類Fenton反應等，在實際工程應用過程中還存在諸多 缺陷，如廢水處理中，底泥的難以回收，造成二次污染；土壤修復中，酸性pH導致 地下水、土壤的酸化，不利于土壤的二次利用。

近年來，炭材料因其無金屬的性質和在地球上的巨大豐度以及其他優點(如優良的生物相容性、耐酸堿性能、比表面積大、可調控的電子和表面官能團等物理化學性 能特點)而作為非均相催化劑被人們廣泛研究。有學者發現(Sun,H.Q.；Liu,S.Z.；Zhou, G.L.；Ang,H.M.；Tade,M.O.；Wang,S.B.Reduced Graphene Oxide for Catalytic Oxidation ofAqueous Organic Pollutants.ACS Appl.Mater.Interfaces 2012,4,5466-5471) 無金屬石墨烯可活化過硫酸鹽，這激發了無數研究者來利用炭基材料作為廢水修復的 可持續催化劑。Duan等人驗證了非自由基機制的存在(Duan,X.G.；Ao,Z.M.；Zhou,L.； Sun,H.Q.；Wang,G.X.；Wang,S.B.Occurrence of Radical and Nonradical Pathways fromCarbocatalysts for Aqueous and Nonaqueous Catalytic Oxidation.Appl.Catal.,B2016,188, 98–105)。雖然非自由基途徑可以無視其他有機物質的干擾，但卻限制了目標污染物 的化學性質，即含供電子型官能團有機污染物。顯然，對于地下水及土壤中的有機污染物而言，非自由基機制將舉步維艱。Fang等人發現酮基(即羰基)基團可以活化過 硫酸鹽產生硫酸根及羥基自由基(Fang,G.；Gao,J.；Dionysiou,D.D.；Liu,C.；Zhou,D.,Activation of Persulfate by Quinones:Free Radical Reactions and Implicationfor the Degradation of PCBs.Environ.Sci.Technol.2013,47,(9),4605-4611)。因此，可以通過調 控炭材料表面羰基官能團含量，實現催化過程中自由基的產量。