硫掺杂多孔碳材料的制备及其对脱硫废水中重金属的电吸附性能研究

燃煤电厂脱硫废水中的重金属污染对环境有巨大潜在危害,其中Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)等重金属离子的问题尤其突出。如何高效、有针对性地去除相关重金属离子,是废水净化的一个挑战。为此,通过模板法制备硫掺杂多孔碳材料,有选择性地对废水中相关重金属离子进行电吸附。结果表明:材料对于废水中的Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)在5次循环后的脱除效率仍可以达到99%左右。针对我国北部某燃煤电厂的实际脱硫废水进行电吸附实验,其中的Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)质量浓度被有效降低到小于0.2μg/L。通过结构、形貌以及电化学等表征发现,S/PC3具有出色的离子输送通道(介孔占比91.06%)和电化学性能(117.3 F/g,1 A/g)。同时,适宜的硫掺杂量提高了其位点活性,使得硫原子(路易斯软碱)和重金属离子(路易斯软酸)结合。

由聚苯硫醚废料制备硫掺杂多孔碳处理含重金属废水

重金属导致的水体污染严重威胁人类健康。以废旧聚苯硫醚(PPS)为原料、氢氧化钾(KOH)为活化剂,探究理想活化温度,制备硫掺杂多孔碳材料,并考察其对Cd^(2+)等重金属离子的吸附性能。通过Boehm滴定分析、元素分析测定吸附剂的酸性基团数量和含硫量,得到最佳活化温度为450℃;通过吸附测试分析,得到优化吸附条件为Cd^(2+)初始浓度250 mg/L、吸附温度35℃、吸附时间90 min,镉离子去除率为98.74%。进一步研究发现:1)吸附效能与吸附剂表面酸性基团数量表现出较强相关性;2)吸附热力学方面,Freundlich模型较Langmuir模型表现出更佳的拟合程度;3)吸附动力学方面,吸附剂对Cd^(2+)的吸附更加符合Lagergren准二级吸附动力学模型,平衡吸附量为30.72 mg/g;4)经过5次N_(2)吸附—脱附循环实验,吸附率下降至稳定值。

常温合成硫掺杂微孔碳及其二氧化碳的吸附性能

常温下以间苯三酚和3-甲醛苯并噻吩作为原料,一步法合成了含硫酚醛树脂。在氩气保护下碳化,成功制备出了硫掺杂多孔碳(S-PC)。并利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附仪对材料进行了形貌、结构和性能的表征。实验结果表明,所得样品具有较高比表面积和大量的微孔,经过调控,可以使制备的硫掺杂多孔碳的BET比表面积达到997 m2·g^(-1),并使其微孔孔体积达到0.44 cm3·g^(-1)。得益于较高的比表面积以及其富含微孔的特性,当材料应用于二氧化碳吸附时,具有较高的CO2吸附量,在273和298 K时分别高达5.13,3.22 mmol·g^(-1),并具有良好的选择性。

Fe,N,S-doped porous carbon as oxygen reduction reaction catalyst in acidic medium with high activity and durability synthesized using CaCl_2 as template

Proton exchange membrane fuel cells suffer from the sluggish kinetics of the oxygen reduction reaction(ORR)and the high cost of Pt catalysts.In the present work,a high‐performance ORR catalystbased on Fe,N,S‐doped porous carbon(FeNS‐PC)was synthesized using melamine formaldehyderesin as C and N precursors,Fe(SCN)3as Fe and S precursors,and CaCl2as a template via a two‐stepheat treatment without a harsh template removal step.The results show that the catalyst treated at900℃(FeNS‐PC‐900)had a high surface area of775m2/g,a high mass activity of10.2A/g in anacidic medium,and excellent durability;the half‐wave potential decreased by only20mV after10000potential cycles.The FeNS‐PC‐900catalyst was used as the cathode in a proton exchangemembrane fuel cell and delivered a peak power density of0.49W/cm2.FeNS‐PC‐900therefore hasgood potential for use in practical applications.