基于生物质基碳纳米片的水污染物氧化脱除

来源：中国环境科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：郝熔江, 顾翔宇, 李松庚

单位：1. 中国科学院过程工程研究所, 介科学与工程全国重点实验室, 北京 100190;2. 中国科学院大学中丹学院, 北京 100049;3. 中国丹麦科研教育中心, 北京 100049;4. 中国科学院大学化学工程学院, 北京 100049

摘要：通过在熔融盐辅助热解法中加入含氧酸盐(K2CO3或KNO3),并以葡萄糖为碳源成功合成了高石墨化和多缺陷位点的多孔二维碳纳米片M-C和M-N.含氧酸盐显著提高了纳米片的比表面积,特别是KNO3还促进氮掺杂,使M-N对酸性橙7(AO7)的最大吸附容量达到480.77mg/g,远高于直接热解生物炭BC和无含氧酸盐的熔融盐热解炭M-BC.碳材料对AO7去除的吸附和催化降解过程具有协同效应,M-N活化过一硫酸盐(PMS)的活性分别为M-BC的22.64倍和BC的33.48倍.此外,通过密度泛函理论(DFT)初步计算了氮掺杂和不同缺陷对非自由基主导的催化过程的影响.本研究发现含氧酸盐可以明显降低碳纳米片制备过程中熔融盐添加量,也为开发有机污染物高效吸附和PMS高效活化的生物质基双功能碳材料提供了理论指导.

关键词：碳纳米片,热解,吸附,催化剂,高级氧化

基金资助：国家重点研发项目(2018YFC1901300)