【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及材料，具體涉及一種用于電催化產(chǎn)生活性氧物種的可調節(jié)氧氣傳質的海綿碳片復合材料的制備方法及應用，對污染廢水進行凈化和生物質高值化轉化。
技術介紹
1、隨著環(huán)境保護和資源高效利用需求的日益增長，對于高效、綠色的氧化反應技術的探索愈發(fā)重要。在諸多領域中，氧氣作為一種來源廣泛、環(huán)境友好的氧化劑前驅體備受關注。通過特定的方式利用氧氣，可以生成具有強氧化性的活性氧物種(ros)，例如羥基自由基、單線態(tài)氧、超氧自由基等。在環(huán)境治理方面，抗生素類污染物(如磺胺甲惡唑)，其殘留于水體等環(huán)境中，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成潛在的威脅。如果利用活性氧物種的強氧化性對其進行降解，能有效的將其轉化為無害的小分子物質，對環(huán)境進行凈化。同時，在生物質資源高值化轉化領域，活性氧物種同樣發(fā)揮關鍵作用。例如，生物質衍生物5-羥甲基糠醛，可通過活性氧物種的氧化作用，使其氧化為2,5-呋喃二甲酸，后者作為一種重要的平臺化合物，在化工、材料等行業(yè)有著廣闊的應用前景，能夠顯著提升生物質資源的利用價值。
2、然而，目前現(xiàn)有技術在利用氧氣生成活性氧物種以及高效控制其氧化反應過程等方面仍存在諸多不足，如活性氧物種生成量不穩(wěn)定、氧化選擇性欠佳和氧氣供給不足等問題，限制了其在上述對抗生素降解以及生物質高值化轉化等重要應用中的效果發(fā)揮，亟待開發(fā)更為優(yōu)化的技術方案和一種可調節(jié)氧氣傳質的穩(wěn)定材料。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術提供一種可調節(jié)氧氣傳質的海綿碳片復合材料的制備方法及應用，以廢紙為原料，經(jīng)過疏解、漂白、打漿、
2、本專利技術通過以下技術方案實現(xiàn)：
3、一種可調節(jié)氧氣傳質的海綿碳片復合材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將廢紙撕碎置于去離子水中浸泡8小時以上，浸泡后廢紙溶液通過解離機疏解，然后進行漂白處理，漂白后進行抽濾洗滌，干燥得到紙漿纖維；
5、(2)將步驟(1)所得到的紙漿纖維加入去離子水攪拌，通過打漿機進行高度打漿處理，得到細纖維化的紙漿，細纖維化紙漿重新用乙醇分散抽濾成型，干燥后用輥壓機進行輥壓塑型得到塊狀紙漿纖維；
6、(3)將步驟(2)所得到的塊狀紙漿纖維，在氮氣氣氛下進行碳化得到高強度和蓬松性的纖維基海綿碳片材料；
7、(4)將步驟(3)所得海綿碳片基底材料置于過氧化氫水溶液中加熱活化得到活化材料；
8、(5)將炭黑與聚四氟乙烯分散液在乙醇中進行超聲混合，然后加入萘酚溶液混合攪拌加熱，得到粘稠狀混合液，通過輥壓機將混合液壓于步驟(4)所得到的活化材料的一面，然后進行真空干燥；
9、(6)將步驟(5)所得材料在熱壓機內氮氣氣氛下進行熱壓，得到可調節(jié)氧氣傳質的海綿碳片復合材料。
10、步驟(1)去離子水與廢紙的質量比不低于20:1。
11、步驟(1)解離機疏解8000～12000轉；漂白是取200ml疏解后的紙漿稀釋1～3倍，加入1～4g亞氯酸鈉，用醋酸調至ph＝4～5，80℃水浴加熱2～3小時。
12、步驟(1)抽濾洗滌液為去離子水和乙醇，先用去離子水洗滌2～3次，然后用乙醇洗滌1～2次，60℃干燥10小時。
13、步驟(2)紙漿纖維與去離子水質量比為1:6～1:10。
14、步驟(2)通過打漿機打漿至打漿度為70～95°sr，得到細纖維化紙漿。
15、步驟(2)干燥是在60℃干燥6小時。
16、步驟(3)碳化溫度為500～900℃，時間為4h，升溫速率為2～8℃/min。
17、步驟(4)過氧化氫水溶液的質量分數(shù)為5～20％；加熱活化是在40～60℃加熱處理20～50min。
18、步驟(5)炭黑與聚四氟乙烯分散液質量比為1:5～1:20，聚四氟乙烯分散液的質量分數(shù)為40～60％；超聲混合時間為15min；萘酚溶液的質量分數(shù)為5％，炭黑、乙醇、萘酚溶液的比例mg:ml:μl為1:0.1～0.5:1～2。
19、步驟(5)攪拌加熱是在80℃攪拌加熱5min以上至黏糊稠狀混合液；真空干燥是60～100℃真空干燥4～6h。
20、步驟(6)熱壓溫度為250～350℃，壓力為0.11～0.2mpa，保溫時間0.5～2h。
21、本專利技術還提供所述制備方法得到的可調節(jié)氧氣傳質的海綿碳片復合材料應用于電催化產(chǎn)生活性氧物種，將制備的海綿碳片復合材料作為漂浮陰極，通過氧氣調節(jié)功能持續(xù)從空氣中獲取氧氣用于電催化還原氧氣生成活性氧物種對其他物質進行氧化，對有機污染物磺胺甲惡唑進行降解和5-羥甲基糠醛氧化。
22、本專利技術相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：
23、本專利技術以廢紙作為原料來制備電催化電極材料，相較于其他化學試劑以及生物質衍生物而言，其具備更為突出的綠色環(huán)保特性，且成本更低，實現(xiàn)了對廢棄物的高值化利用。
24、本專利技術所制備的可調節(jié)氧氣傳質海綿碳片復合材料作為漂浮陰極能夠從空氣中獲取氧氣，調節(jié)氧氣向溶液界面?zhèn)髻|，實現(xiàn)自維持曝氣，蓬松多孔結構提供了足夠的活性位點，會產(chǎn)生大量的活性氧物種對其他物質進行氧化，且該過程無需金屬的參與，避免了二次污染。
25、本專利技術通過電催化生成的活性氧物種可以進行氧化，包括對難降解的有機污染物磺胺甲惡唑進行電催化氧化降解時展現(xiàn)出了優(yōu)異的效果，以及對5-羥甲基糠醛進行氧化可以獲得高價值產(chǎn)物(例如2,5,-呋喃二甲酸)，實現(xiàn)生物質高值化轉化；該復合材料具有強大的穩(wěn)定性，能夠循環(huán)使用至少20次以上。
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1.一種海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)去離子水與廢紙的質量比不低于20:1。
3.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)疏解8000～12000轉；漂白處理是取200mL疏解后的紙漿加水稀釋1～3倍，加入1～4g亞氯酸鈉，用醋酸調至pH＝4～5，80℃水浴加熱2～3小時；抽濾洗滌液為去離子水和乙醇，先用去離子水洗滌2～3次，再用乙醇洗滌1～2次，60℃干燥10小時。
4.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)紙漿纖維與去離子水質量比為1:6～1:10；高度打漿處理至打漿度為70～95°SR；干燥是在60℃干燥6小時。
5.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)碳化溫度為500～900℃，時間為4h，升溫速率為2～8℃/min。
6.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)過氧化氫水溶液質量分數(shù)為5～20％，加
7.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)炭黑與聚四氟乙烯分散液質量比為1:5～1:20，聚四氟乙烯分散液的質量分數(shù)為40～60％；超聲混合時間為15min；萘酚溶液的質量分數(shù)為5％，炭黑、乙醇、萘酚溶液的比例mg:mL:μL為1:0.1～0.5:1～2。
8.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)攪拌加熱是在80℃攪拌加熱5min以上至黏糊稠狀混合液；真空干燥是60～100℃真空干燥4～6h。
9.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(6)熱壓溫度為250～350℃，壓力為0.11～0.2MPa，保溫時間0.5～2h。
10.權利要求1所述制備方法制備得到的海綿碳片復合材料應用于電催化對有機污染物進行降解和5-羥甲基糠醛進行氧化。
...【技術特征摘要】
1.一種海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)去離子水與廢紙的質量比不低于20:1。
3.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)疏解8000～12000轉；漂白處理是取200ml疏解后的紙漿加水稀釋1～3倍，加入1～4g亞氯酸鈉，用醋酸調至ph＝4～5，80℃水浴加熱2～3小時；抽濾洗滌液為去離子水和乙醇，先用去離子水洗滌2～3次，再用乙醇洗滌1～2次，60℃干燥10小時。
4.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)紙漿纖維與去離子水質量比為1:6～1:10；高度打漿處理至打漿度為70～95°sr；干燥是在60℃干燥6小時。
5.根據(jù)權利要求1所述海綿碳片復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)碳化溫度為500～900℃，時間為4h，升溫速率為2～8℃/min。
6.根據(jù)權利要求1所述海綿...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：何亮，劉令奇，梁勝，巖拉罕，楊芯，周華晶，鄧小永，王盈君，雷鑫，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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