中国农业科学院&复旦大学等合作：毫秒级自加热淬火合成铁/碳纳米复合材料用于优良的还原修复
论论资讯 ｜ 2023-10-27 ｜
29热度
Applied Catalysis B: Environmental
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Millisecond self-heating and quenching synthesis of Fe/carbon nanocomposite for superior reductive remediation
Sun L.; Wu X.; Jiao Y.; Jia C.; Teng T.; Lin L.; Yu F.; He Z.; Gao J.; Yan S.; Shi G.; Ren Z.J.; Yang J.; Zhang S.; Zhu X.
Published：2024-03-01
DOI：10.1016/j.apcatb.2023.123361
研究背景
在环境污染治理中，铁基纳米材料被广泛应用。但是，它们的氧化物壳层限制了其深度应用。然而，旨在使铁氧化物壳层复苏的努力显示出了有限的成功。因此，如何解决这一问题成为了当前研究领域的一个难点。
研究内容
本研究提出了一种“快者胜”的方法，通过毫秒级的碳层沉积在闪电焦耳加热反应中，阻止了铁氧化物壳层的生长。该方法诱导了超高温度和电击促进还原铁的形成，并随后熔化为相变异质结构（Fe0/FeCl2）。因此，理论计算证实了形成的异质结构的电子离域效应促进了电子转移。同时，快速的自加热/淬火速率（约10^2 K/ms）实现了薄芳香碳层沉积，以保持还原铁的高稳定性和活性。薄芳香碳层的通道有利于污染物的内向扩散，从而促进了后续的还原。因此，异质结构和碳层共同促进了多种污染物（包括金属氧阴离子、全氟化合物和消毒副产物）的去除。
研究意义
本研究提出了一种新的方法，通过毫秒级碳层沉积在闪电焦耳加热反应中，阻止了铁氧化物壳层的生长。该方法不仅提高了铁基纳米材料的活性和稳定性，还扩展了其在环境污染治理中的应用。此外，本研究还提供了一种新的思路，即通过碳层沉积来改善其他纳米材料的性能。
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