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氮掺杂碳材料

一、产品简介

氮掺杂碳材料具有稳定性高、毒性低且成本低的特点,是一种具有光明前景的材料,以其为模板(前驱物)制备的衍生碳基材料是一种优良的催化剂。本产品以九水硝酸铁、均苯三甲酸、乙醇制备凝胶材料,它具有简单、绿色无危险、室温条件下即可快速合成的优点,通过外加氮源在高温的条件下热解制备了氮掺杂衍生碳材料,以磺胺二甲嘧啶为目标污染物,研究其活化PMS的催化性能,并对降解机理进行研究。此材料将会为后续以Fe基MOFs为模板制备碳材料提供一种新思路。

从宏观角度来看,高温煅烧后形成的产品均为黑色粉末状。通过扫描电镜图可以看出,产品表面形成了碳纳米管,以双氰胺为氮源的产品表面的碳纳米管为竖状,分布比较杂乱,碳纳米管的尾部有小颗粒,可能为金属Fe;以三聚氰胺为氮源的产品出现了更密集的碳纳米管,且碳纳米管排列更为有序。

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图1 产品图示及扫描电镜图


二、产品专利

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三、修复效果

为了探究制备产品对不同污染物的适用性,选择磺胺甲恶唑、卡马西平、苯酚、亚甲基蓝这四种污染物为代表。在1min左右,催化剂对亚甲基蓝去除率就达到60%。产品前期对苯酚的降解略慢于亚甲基蓝,但在15min左右,也被降解完全。产品对磺胺甲恶唑与卡马西平的降解效果略差一点,但在30min内也有98%、97%的去除率。该产品对各类污染物均有较好的降解效果,对污染物的氧化具有普适性。


四、应用效果

制备的Fe-BTC凝胶/氮源衍生氮掺杂碳材料可用于降解磺胺二甲基嘧啶,如图2所示,经30min后的降解,磺胺二甲基嘧啶去除率大约99%,且发现不加PMS,Fe-C-N(M)对磺胺二甲基嘧啶的吸附去除率仅为50%,而不加催化剂只加过一硫酸盐时,去除率只有1.69%左右。图2中,Fe-C为未加氮源时制备的材料。

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图2 合成材料活化PMS降解SMZ的效果


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