创新简便策略：利用磁性纳米颗粒将电镀废水中镍升级为光热催化剂

创新简便策略：利用磁性纳米颗粒将电镀废水中镍升级为光热催化剂

通讯作者: Ozin，杨德仁，孙伟，何乐

通讯单位：浙江大学、苏州大学、多伦多大学

研究背景

电镀行业产生的有害镍废物必须在全球范围内强制处理，这一过程成本高昂，且会产生大量二氧化碳。回收这些被视为一次性废物的废镍并重新利用是一项重大挑战。

从废水中回收镍的传统方法通常很麻烦且经济效率低下。在本文描述的工作中，我们提出了一种创新且实用的简便策略，将电镀废水中的废镍升级为先进的光热催化剂，使用封装在胺基官能化多孔二氧化硅中的磁性纳米粒子将二氧化碳转化为有价值的化学原料。该技术已通过实验证明可以有效吸收废水中的镍并将其用于光热 CO2 催化。

简单的介绍

论文中的吸附剂（即催化剂载体结构）经过了精心设计，每个部分都有着不可替代的作用。最外层的多孔二氧化硅为氨基接枝和高分散的镍颗粒负载提供了位点；中间的薄层实心二氧化硅可以减少酸性废水对最内层铁核的刻蚀，还可以抑制高温光热条件下铁组分的团聚；最内层的铁核不仅可以使整个吸附剂易于从溶液中分离（磁分离），还可以在光热催化中充当热核（得益于铁核的高光吸收）。

图1. 从实际电镀镍废水中回收废镍并重新用于光热CO2还原的工艺示意图。

图 2. 精心设计的催化剂的形态和组成。

该催化剂能够以1.9 mol gNi-1 h-1（44.1 mmol gcat-1 h-1）的极高速率生成CO，CO选择性接近100%，并且具有显著的长期稳定性。

图3.不同样品的光热性能及光热催化CO2还原性能。

图4. CO2碳足迹的计算与评估。

碳排放评估表明，在相同产率下，使用该催化材料的光热催化净碳排放量优于纯热催化，而制备催化剂镍源的成本最高可节省约10美元/克。该技术不仅实现了镍的回收，还能促进CO2减排并生产可持续的化石燃料，一举三得。

参考：

王绍军；张德刚；王伟；钟建军；冯凯；吴哲；杜斌；何建军；李哲；何林；孙伟；杨德刚；Ozin, GA, Nat. . 2022, 13, 5305。

同步辐射 | 球面像差电子显微镜 | FIB-TEM

原位 XPS、原位 XRD、原位拉曼、原位 FTIR

加急检测

李老师

雪研汇技术经理

官方网站：