新研究揭示鐵基改性生物炭脫汞材料分子結構

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構。相關成果2022年3月4日在線發表于《能源與燃料》上。

在本研究中，科研團隊構建了含缺陷碳環的鐵基改性生物炭的三維分子結構單體模型，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的兩種反應機理及相應的鍵合機理。

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機理。

研究結果表明，鐵基改性生物炭的分子結構以多環芳烴為主;鐵基改性生物炭表面的吸附位點并非唯一，非均相氧化反應發生在HgO和改性生物炭之間。Hg-O-Fe-O和絡合物Hg-OM是HgO氧化的主要產物。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。

（來源：中國科學報）