新研究揭示鐵基改性生物炭脫汞材料分子結(jié)構(gòu)

太原理工大學教授樊保國團隊采用多種表征方法，在微觀尺度上研究了鐵基改性生物炭脫汞材料的元素組成、分子骨架振動模式和碳鏈結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果2022年3月4日在線發(fā)表于《能源與燃料》上。

在本研究中，科研團隊構(gòu)建了含缺陷碳環(huán)的鐵基改性生物炭的三維分子結(jié)構(gòu)單體模型，研究了氧化汞（HgO）在鐵基改性生物炭表面吸附的反應(yīng)路徑，測定了HgO在鐵基改性生物炭表面吸附的活化能壘和速率決定步驟，并提出了改性生物炭吸附HgO的兩種反應(yīng)機理及相應(yīng)的鍵合機理。

此外，科研團隊還驗證了不同負載率再生生物炭的可行性，揭示了不同吸附位置的滅活生物炭再生反應(yīng)機理。

研究結(jié)果表明，鐵基改性生物炭的分子結(jié)構(gòu)以多環(huán)芳烴為主;鐵基改性生物炭表面的吸附位點并非唯一，非均相氧化反應(yīng)發(fā)生在HgO和改性生物炭之間。Hg-O-Fe-O和絡(luò)合物Hg-OM是HgO氧化的主要產(chǎn)物。含電子的氧空位是化學吸附位點，鐵離子（Fe3+）、晶格氧和化學吸附氧是改性生物炭上的主要氧化位點。這四種組分的偶聯(lián)使HgO的吸附和氧化成為可能。

科研團隊認為，本研究定量地揭示了鐵基改性生物炭的汞吸附機理和失活生物炭的再生機理，為進一步提高金屬改性生物炭的汞吸附效率奠定了基礎(chǔ)。

（來源：中國科學報）