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非金属矿产的催化和载体属性与节能降碳
来源:中国粉体技术网    更新时间:2022-11-25 15:05:32    浏览次数:
 
  非金属矿产(物)因具有阳离子交换性、多孔性、表面积大和表面化学断键不饱和等属性而在工业生产过程中被用作催化材料,包括化学催化和光化学催化剂或载体,以加快反应过程、提高产品的纯度或产出效率等,并达到节能降耗和降碳的目的。
  
  如高岭土、沸石、活性白土等用作催化剂及载体等;部分具有半导体性能的矿物具有优异的光催化性能,不仅具有光催化降解有机废物和抗菌作用,而且在太阳能作用下通过光催化可将水、CO2转化为氢、甲烷等燃料。
  
  化学催化使用的催化剂在反应物发生作用过程中可以改变化学反应的速率,而自身不出现于产物中。活性组分可以是单一物质,也可以是多种物质构成。
  
  矿物催化剂是一种本身就具备吸附性的物质,同时具有一定的催化活性作用,可在高温和高酸碱环境中使用,通常作为催化剂载体。常见的有高岭土、膨润土、硅藻土、沸石、凹凸棒石与海泡石等及其改性活化产物,如酸活化高岭土、活性白土、4A或5A沸石等。
  
  光催化技术是一项可以利用太阳光能来进行清洁能源生产、环境污染治理和二氧化碳转化的新技术,在氢能生产、空气净化、污水处理、国防军事、医疗卫生、建材、电力、化工等众多领域具有广阔的前景。如在光催化制氢方面可利用太阳能将水转化为氢气和氧气;在光催化合成方面可将二氧化碳转化为甲烷、甲醇等燃料;这两种技术的产业化应用,都可大大减少能源矿产的利用,进而减少二氧化碳的排放,在解决全球性能源短缺和二氧化碳减排等重大问题方面具有广阔的应用前景。
  
  天然产出的锐钛矿、金红石、水钠锰矿、赤铁矿、针铁矿等都具有一定的光催化能力,而蒙脱石、硅藻土、高岭石、云母粉、天然浮石和膨胀珍珠岩等具有表面积大、吸附性强、疏松多孔及耐高温、耐酸碱等优良性能,常被用作光催化剂的载体。
  
  以金红石作为光催化材料处理含偶氮染料废水既有吸附作用又具有光催化降解作用,将锐钛矿型TiO2、C3N4、钙钛矿等纳米光催化活性粒子负载于蒙脱石、硅藻土、云母粉等表面上,不仅增加活性组分分散性和比表面积,进而提高光催化效率,而且在工业废水处理过程中也便于复合光催化剂的回收和重复利用。
  
  广泛分布于地球陆地最顶层的“矿物膜”,被认为是地球的第四大圈层,是天然的光电转化系统。富含水钠锰矿、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石等半导体矿物,具有良好的日光响应能力,光电转换性能稳定、灵敏且长效,在日光辐射下将太阳能转化为矿物光电子能量,不仅可以光催化裂解水产生氧气和氢气,而且可促进大气和水体中的二氧化碳转化为碳酸盐矿物。
  
  可见,自然界中广泛存在具有半导体性能的矿物,一直起着光催化剂的作用。这不仅说明地球表层广泛分布的非金属矿物对于储碳降碳的作用,而且也为开发新型光催化矿物材料提供了方向。
  
  资料来源:《彭同江,孙红娟,丁文金,等.非金属矿产与非金属矿物材料在双碳战略中的作用[J].矿产保护与利用,2022,42(04):1-10》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
  
粉体技术网 非金属矿 石英 碳酸钙 高岭土 膨润土 重晶石 硅灰石
 
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