Nat. Commun. | 电镀废镍升级回收再利用于光热催化CO2还原

发布时间:2022-11-02访问量:10设置

电镀工业产生的有害含镍废水对人类的生存带来了巨大的威胁,这种废水的处理成本较高且工序复杂,而且处理过程中会产生很多的二氧化碳。此外,这种镍废水处理得到的工业废渣,大多都是被直接填埋和焚烧的,造成了二次污染和资源浪费。因此寻找低成本、更简便、更低碳的方法来回收废镍是十分必要的。

化学和石化行业不应将电镀废镍视为一次性废物,而应将其视为一种巨大的资源。鉴于此,苏州大学功能纳米与软物质研究院何乐教授联合浙江大学杨德仁院士、孙威教授团队和加拿大多伦多大学Geoffrey Ozin教授提出了一个将电镀废水中的废镍直接回收升级为催化剂的策略,用于光热催化二氧化碳加氢转化为一氧化碳。这不仅是一种简便回收电镀废镍的新方法,而且还可以同时实现二氧化碳催化转化和高价值燃料生产,一石三鸟。本工作中使用的镍离子吸附剂(Fe3O4@SiO2@mSiO2-NH2)是经过精心设计的,它同时也是后续催化剂的载体材料。该吸附剂具有三层结构:最内层的铁核通过磁分离使废水溶液中的吸附剂更容易被回收,同时作为光热催化应用中的吸光组分促进了光热催化效率的提升;中间的薄层致密二氧化硅既可以减缓酸性废水对铁核的侵蚀,又可以抑制高温光热催化中铁核的烧结;最外层的多孔二氧化硅提供了丰富的位点来接枝氨基和容纳高分散的镍。最终,以废镍为前驱体制备的催化剂具有1.9 mol·gNi-1·h-1 (44.1 mmol·gcat-1·h-1)的高产物速率,近100%的一氧化碳选择性以及良好的稳定性。本文为电镀废镍的升级再利用和镍基光热催化剂的成本优化提供了新思路。相关成果已在期刊Nature Communications上发表Nat. Commun. 2022, 13, 5305),我院硕士生张大科为本文共同第一作者。


文章链接https://www.nature.com/articles/s41467-022-33029-x

文章题目Grave-to-cradle upcycling of Ni from electroplating wastewater to photothermal CO2 catalysis

作者信息Shenghua Wang#, Dake Zhang#, Wu Wang, Jun Zhong, Kai Feng, Zhiyi Wu, Boyu Du, Jiaqing He, Zhengwen Li, Le He*, Wei Sun*, Deren Yang*, and Geoffrey A. Ozin*

 

项目资助W.S. thanks the support from the National Key R&D Program of China (2021YFF0502000), National Natural Science Foundation of China (51902287), the U of T-ZJU Joint Seed Fund, the Fundamental Research Funds for the Central Universities (226-2022-00159, 226- 2022-00200), Jiangsu Key Laboratory for Carbon Based Functional Materials & Devices, Soochow University, and State Key Laboratory of New Textile Materials and Advanced Processing Technologies (FZ2020020). D.Y. acknowledges the financial support from National Natural Science Foundation of China (61721005). L.H. thanks the support by National Natural Science Foundation of China (52172221 and 51920105005), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20200101), 111 Project, and the Collaborative Innovation Centre of Suzhou Nano Science & Technology. G.A.O. is the Government of Canada Tier 1 Research Chair in Materials Chemistry and Nanochemistry, and he acknowledges the financial support provided by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC). The authors thank the support from SSRF (11B) for the XAS experiments.

 

责任编辑:郭佳


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