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金属玻璃催化剂在污水处理中的研究进展

发布日期:2019-06-26 01:30   来源:未知   阅读:

  在过去几十年,金属玻璃在基础研究、增材制造、结构性能和实际应用等多个研究领域都有着极大的发展。许多关于金属玻璃的优秀综述详细的总结了其在众多方面的优异性能和应用,但在催化领域的研究综述却鲜有报道。近年来,金属玻璃以其独特的物理特征及优越的催化性能在催化领域的研究逐渐得到人们的共识。研究表明,作为一种新型的且极具发展前景的工业催化剂,金属玻璃在废水处理中具有超快的催化效率、可靠的稳定性和极低的金属浸出效果等优良性能,有望成为下一代工业废水催化剂的新星。

  近期,澳大利亚埃迪斯科文大学(Edith Cowan University)张来昌教授与香港城市大学贾喆高级副研究员在Progress in Materials Science(《材料科学进展》)上发表了题为“A review of catalytic performance of metallic glasses in wastewater treatment: recent progress and prospects”的综述性论文。本文首次总结了近年来以众多原子组分和优异催化性能的金属玻璃作为环境催化剂的重要研究进展。针对金属玻璃固有的本征属性,本文全面讨论了其独特的物理本征结构对催化反应活性的影响,包括结构弛豫、晶化及“回春”、电子结构、原子构型、热物理性质、元素组成、表面粗糙度、残余应力及多孔结构,突出了高性能工业废水催化材料的局限性以及与每种优化策略相关的本征机制。同时,本文也系统地总结了金属玻璃催化剂对工业染料废水处理中的脱色、矿化、金属浸出、可持续性和可重用性,以及不同化学参数的影响。最后,本文提出了如何进一步开发金属玻璃催化剂的其余挑战,为研究金属玻璃新型功能性应用提供了新的见解与展望。

  图4 选择性激光熔融(SLM)- 3D打印法制备大块金属玻璃及其工业废水处理性能

  图16 过氧化物浓度的影响(过氧化物包括过氧化氢,过氧硫酸盐及过一氧硫酸盐)

  图20 金属玻璃激活过氧化氢,过氧硫酸盐及过一氧硫酸盐生成自由基的机理示意图

  图21 不同金属玻璃与染料降解速率(kobs)随不同过氧化物浓度的变化。

  图28 X射线近边吸收(EXAFS)及径向分布函数对金属玻璃原子短程序配位的表征

  图29 不同金属玻璃及其晶化产物电子转移速率性能表征(a紫外光电谱(UPS),b-d 电化学阻抗谱(EIS)

  研究人员指出了未来研究开发高性能且可大规模工业化生产的工业废水金属玻璃催化剂的几个前景,总结如下:

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