Page 47 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 庞 杰，等: 木质纤维素生物质磁性炭的水处理应用进展 ·37·

所含杂质较多，颗粒粒径分布范围较大。 用水合肼还原得到镍/棉纤维复合材料（RC-0.2、
2.3 还原法 RC-0.5、RC-1）。样品 RC-0.2 的镍纳米粒子呈棒状，
还原法制备生物质磁性炭是将热解得到的生物 平均长度约 50 nm，直径为 3~5 nm（图 3a~c）。当
2+
质炭与磁性金属阳离子盐溶液混合，利用 NaBH 4 / Ni 浓度由 0.2 mol/L 增至 1.0 mol/L 时，镍纳米颗粒
KBH 4 液相还原制备磁性金属单质/生物质炭复合材 平均长度由 50 nm 增加至 130 nm。YANG 等 [13] 利用
料。该方法简便易用、经济高效，极具优势。其反 玉米秸秆基生物质炭作为支撑体，采用硼氢化还原
应式为： 法均匀地将纳米零价铁颗粒分散在生物质炭表面
2M n  2 BHn  4  6 H On 2  2M  0 n  2 B OH  3 7 Hn 2 （2） （图 3d）。采用该方法制得的纳米零价铁颗粒呈圆
GONG 等 [25] 将医用脱脂棉浸泡在尿素中，将其 形，粒径≤100 nm，且纳米零价铁颗粒均匀分散在
2+
分别与 0.2、0.5、1.0 mol/L 的 Ni 盐溶液混合，采 生物质炭基质中，无明显团聚。

图 3 RC-0.2、RC-0.5、RC-1 中镍纳米粒子的 TEM 图（a~c） [25] ；Fe(0)/亲水性玉米秸秆基生物质炭复合材料制备工艺
示意图（d） [13]
Fig. 3 TEM images (a~c) of Ni nano particles in RC-0.2, RC-0.5 and RC-1 [25] ; Schematic illustration of the preparation of
Fe(0)/hydrophilic corn stalk based biochar composites (d) [13]

液相还原法是制备零价磁性金属的重要方法。 木材表面生长的磁性粒子拥有更大的直径。
此方法可以获得活性较高的纳米零价金属颗粒，并 水热法的优点是所制得的产物结晶度高、分散
且粒径分布均匀、纯度高，但还原反应条件苛刻， 性好、粒度分布均匀。值得注意的是，用溶剂热法
会产生毒性副产物。 制备生物质磁性炭复合材料具有很大的优势，一步
2.4 水热法 合成既能实现磁性纳米粒子的形成，又能还原生物
水热法制备生物质磁性炭指在高压反应釜中， 质炭表面含氧官能团。水热法的缺点是需要高温高
以水或者其他溶剂为介质，通过加热使温度控制在 压反应条件，对设备要求高，不适合规模生产。
100~250 ℃，压力控制在 0.3~4.0 MPa，从而使难溶
或者不溶的物质充分溶解，然后溶质之间再反应或 3 合成条件对生物质磁性炭结构及性能的
溶质重结晶，经过分离和热处理得到磁性纳米颗粒 影响
的方法。
李坚等 [26] 将杨木浸泡在新制的 CoCl 2 和 FeSO 4 3.1 致孔方法
溶液中，采用水热法合成了以 CoFe 2 O 4 为磁性介质 多孔炭材料由于具有不同孔径分布可适用于不
的生物质磁性炭。当反应温度为 130 ℃时，制得直 同领域，介孔炭材料具有较大的孔径（2~50 nm），
径约为 1 μm 的磁性纳米颗粒，且随着温度升高，在 可用于废水处理、催化剂载体或超级电容器等领