以铁基离子液体[BMIm]FeCl4和木质纤维类生物质废弃物为前驱体,采用离子热碳化方法制得铁/氮共掺杂生物炭(Fe-N/BC)催化剂,并对其性质进行了表征。研究了Fe-N/BC催化剂活化过一硫酸盐(PMS)处理有机污染物罗丹明B和双酚A的性能,并对Fe-N/BC催化剂进行了吸附实验、催化动力学实验和自由基淬灭实验。结果表明,Fe-N/BC为包覆有铁金属纳米颗粒的氮掺杂石墨化碳材料,空泡结构和发达的孔隙结构使其具有很强的吸附性能,60 min后才达到吸附平衡,吸附50%的双酚A;加入氧化剂过一硫酸盐后,30 min后对双酚A的降解率达到95.5%,远远快于氮掺杂生物炭(N/BC)材料和生物炭(BC)。Fe-N/BC活化PMS降解双酚A过程中对pH不敏感,反应方式主要通过非自由基路径实现。
采用烷基偶联剂水解法制备(Ni/MgAl2O4)@SiO2催化剂,探究Ni、SiO2质量分数对催化剂的甲烷干气重整(DRM)反应活性和抗积碳性能的影响。在常压、750℃、V(CH4):V(CO2):V(N2)=5:5:1、GHSV=26 400 mL/(gcat·h)条件下进行DRM反应,(10Ni/MgAl2O4)@5SiO2催化剂表现出最好的反应性能,CH4转化率为77%,CO2转化率为90%。通过TEM、SEM等表征发现,SiO2可以包覆在Ni/MgAl2O4催化剂表面,阻碍Ni晶粒团聚,增大催化剂的抗积碳性能。将该催化剂在严苛条件[V(CH4):V(CO2):V(N2)=8:2:1]下进行450 h稳定性测试,结果发现催化剂反应活性稳定,平均积碳速率仅为0.10 mg/(gcat·h),具有较好的工业应用前景。