【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及廢舊動(dòng)力電池回收，具體涉及一種基于普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料制備的金屬氧化物催化劑、制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、隨著電池需求量的不斷增加，在未來(lái)幾年的將會(huì)有大量退役的鈉離子電池。針對(duì)普魯士藍(lán)（na2fefe(cn)6）鈉離子電池方面，如果沒(méi)有正確的處理方式，退役的鈉電池將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。電池材料的正極再利用從一定程度上緩解了電池回收的窘境，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)到回收的閉環(huán)，更加貼近低碳環(huán)保的政策要求。
2、另一方面，染料廢水具有一定的毒性和致癌性，同時(shí)其作為色度高、污染物含量多、難降解的一類污水，不易被生物法降解，而基于過(guò)硫酸鹽pds的高級(jí)氧化技術(shù)是處理難降解有機(jī)廢水的有效方法，該方法利用不同方法活化一硫酸鹽、過(guò)二硫酸鹽產(chǎn)生氧化還原電位高、氧化能力很強(qiáng)的so42-，能有效破壞有機(jī)污染物的結(jié)構(gòu)。隨著對(duì)材料不斷深入的研究，發(fā)現(xiàn)過(guò)渡金屬具有良好的催化性能。在催化材料活化過(guò)硫酸鹽的體系中，按相態(tài)分可以將催化劑分為均相的和非均相的。由于鐵基生物炭（fe-biochar）由于具有吸附和催化的雙重優(yōu)勢(shì)，鐵基生物炭（fe-biochar）作為非均相催化劑在活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)污染物領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料的金屬氧化物催化劑、制備方法和應(yīng)用；本專利技術(shù)基于廢棄普魯士藍(lán)鈉離子電池和廢棄農(nóng)作物秸稈制備金屬氧化物催化劑進(jìn)而用于處理染料廢水，實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”，能有效降低污染處理成本，促
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案具體介紹如下。
3、本專利技術(shù)提供一種基于普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料的金屬氧化物催化劑的制備方法，包括如下步驟：
4、步驟一、將廢棄普魯士藍(lán)鈉離子電池進(jìn)行放電、拆解和分選，得到正極片；將正極片置于去離子水中進(jìn)行超聲震蕩清洗，直至正極材料與集流體全部分離；過(guò)濾干燥后研磨倒入100目不銹鋼網(wǎng)篩，過(guò)篩后得到富含普魯士藍(lán)的正極粉；
5、步驟二、將步驟一中得到的正極粉于極性有機(jī)溶劑中攪拌混合溶解一段時(shí)間，再過(guò)濾，得到的固體樣品洗滌、干燥，得到去除粘結(jié)劑的正極粉末；
6、步驟三、將秸稈烘干和磨碎后，放入硝酸中進(jìn)行充分浸泡攪拌，再依次過(guò)濾、洗滌和干燥，得到改性生物質(zhì)；
7、步驟四、將去除粘結(jié)劑的正極粉末和改性生物質(zhì)進(jìn)行混合球磨，得到混料；
8、步驟五、惰性氣氛下，對(duì)混料進(jìn)行熱處理，得到金屬氧化物催化劑fe3o4@生物炭。
9、優(yōu)選的，步驟一中，超聲的時(shí)間為4-6h，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為60-70℃。
10、優(yōu)選的，步驟二中，極性有機(jī)溶劑為n-甲基吡咯烷酮，正極粉與n-甲基吡咯烷酮的固液比為15:1~30:1g/l，攪拌轉(zhuǎn)速200-300r/min，攪拌時(shí)間2-5h；用水洗滌3-4次，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為60-70℃；去除粘結(jié)劑的原因在于：粘結(jié)劑會(huì)導(dǎo)致正極材料團(tuán)聚，呈塊狀形式存在，不去除會(huì)影響最終制備的金屬氧化物催化劑的性能。
11、優(yōu)選的，步驟三中，硝酸濃度為2-4mol/l，攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min，攪拌時(shí)間為8-12h；用水洗滌3-4次，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為50-60℃；硝酸處理的目的是為了增大制備的生物炭的比表面積。
12、優(yōu)選的，步驟四中，去除粘結(jié)劑的正極粉末和改性生物質(zhì)的質(zhì)量比為1:1-1:3，球磨轉(zhuǎn)速為300-500?r/min，球磨時(shí)間為3-5h。
13、優(yōu)選的，步驟五中，惰性氣氛為氮?dú)猓瑹崽幚沓绦蛉缦拢喊凑?-15℃/min的升溫速率，從室溫升至550℃-650℃的溫度后，保溫0.5-5h，再自然冷卻至室溫。進(jìn)一步優(yōu)選的，熱處理溫度為550-600℃，保溫時(shí)間為1-3h。
14、本專利技術(shù)還提供一種上述的制備方法制得的金屬氧化物催化劑。
15、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)提供上述的金屬氧化物催化劑在處理染料廢水中的應(yīng)用。利用金屬氧化物催化劑fe3o4@生物炭作為活化劑對(duì)過(guò)硫酸鈉na2s2o8氧化劑進(jìn)行活化，實(shí)現(xiàn)染料廢水的降解。
16、優(yōu)選的，染料廢水為羅丹明b廢水；染料廢水為羅丹明b廢水，羅丹明b廢水濃度在10-100mg/ml之間，?fe3o4@生物炭和過(guò)硫酸鈉na2s2o8的質(zhì)量比為4:3~4:5，降解時(shí)間為30-90min。
17、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
18、(1)本專利技術(shù)的電池粉主要來(lái)源于廢舊的普魯士藍(lán)鈉離子電池，生物炭來(lái)源于廢棄農(nóng)作物秸稈，來(lái)源廣泛，成本低廉，價(jià)格友好；本專利技術(shù)制備的fe3o4@生物炭用于有機(jī)染色劑羅丹明b的處理，本專利技術(shù)處理有機(jī)染色劑結(jié)束后的廢水還可以通過(guò)fe3o4的磁性實(shí)現(xiàn)快速回收以循環(huán)利用，進(jìn)一步提升了資源的利用率。
19、(2)本專利技術(shù)用改性生物質(zhì)作為載體，通過(guò)球磨將二者復(fù)合在一起，最后高溫?zé)Y(jié)。一方面解決了fe3o4的團(tuán)聚現(xiàn)象；另一方面，通過(guò)改性生物炭大孔徑特性增加了對(duì)污染物的吸附效果；fe3o4不僅對(duì)過(guò)硫酸鹽pds具有高效的催化效果，還可通過(guò)自身的磁性快速回收，循環(huán)利用。
20、(3)本專利技術(shù)提供了一種廢舊普魯士藍(lán)鈉離子電池回收再利用的方法和廢舊秸稈的回收方法，無(wú)二次污染，降低了材料的回收的成本且保護(hù)了環(huán)境。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟一中，超聲的時(shí)間為4-6h，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為60-70℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟二中，極性有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮，正極粉與N-甲基吡咯烷酮的固液比為15:1~30:1g/L，攪拌轉(zhuǎn)速200-300r/min，攪拌時(shí)間2-5h；用水洗滌3-4次，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為60-70℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟三中，硝酸濃度為2-4mol/L，攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min，攪拌時(shí)間為8-12h；用水洗滌3-4次，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為50-60℃。
5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟四中，去除粘結(jié)劑的正極粉末和改性生物質(zhì)的質(zhì)量比為1:1-1:3，球磨轉(zhuǎn)速為300-500?
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟五中，惰性氣氛為氮?dú)猓瑹崽幚沓绦蛉缦拢喊凑?-15℃/min的升溫速率，從室溫升至550℃-650℃的溫度后，保溫0.5h-5h，再自然冷卻至室溫。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的制備方法制得的基于普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料的金屬氧化物催化劑。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬氧化物催化劑在處理染料廢水中的應(yīng)用，其特征在于，利用金屬氧化物催化劑Fe3O4@生物炭作為活化劑對(duì)過(guò)硫酸鈉Na2S2O8氧化劑進(jìn)行活化，實(shí)現(xiàn)染料廢水的降解。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，染料廢水為羅丹明B廢水，羅丹明B廢水濃度在10-100mg/mL之間，F(xiàn)e3O4@生物炭和過(guò)硫酸鈉Na2S2O8的質(zhì)量比為4:3~4:5，降解時(shí)間為30-90min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟一中，超聲的時(shí)間為4-6h，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為60-70℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟二中，極性有機(jī)溶劑為n-甲基吡咯烷酮，正極粉與n-甲基吡咯烷酮的固液比為15:1~30:1g/l，攪拌轉(zhuǎn)速200-300r/min，攪拌時(shí)間2-5h；用水洗滌3-4次，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為60-70℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，步驟三中，硝酸濃度為2-4mol/l，攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min，攪拌時(shí)間為8-12h；用水洗滌3-4次，干燥采用真空干燥或者熱風(fēng)干燥方式，干燥溫度為50-60℃。
5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬恩，彭志強(qiáng)，張承龍，王瑞雪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海第二工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。