“锰-水热炭”复合催化剂合成及其催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

水热炭是一种以生物质或其组分为原料，以水为溶剂和反应介质，在150~3750c和自生压力下，经水热反应得到的以碳为主体，含氧官能团丰富，热值高的黑色固体产物。

水热炭因为具有比表面积高、导电性好，孔径可调及功能化简单等优点，在吸附、多孔炭制备、催化剂载体和清洁能源等领域展现出了良好的应用前景。

水热炭的性质主要受原料种类、反应温度和时间的影响，同时，研究发现原始生物炭在进行适当改性后，生物炭材料的吸附性能能够得到显著的提高，通过改良生物炭的表面结构，以达到优化材料性能的目的。

2. 国内外研究现状分析

金属氧化物与水热炭复合材料早有先例，郑晓青等人用氯化铁和高锰酸钾浸渍的小麦秸秆制备铁锰-水热炭复合材料（bc、bcmn、bcfe、bcfe1mn1等）用于去除废水中的硝酸根和六价铬。

由于复合材料较高的比表面积和表面形成的fe（iii）/mn（iv）金属氧化物颗粒，相比于改性前的水热炭和单独的金属氧化物均有优异的表现。

shengshen wang等通过浸泡生物炭原材料和化学反应的方法制备了两种锰氧化物-水热炭复合材料用于吸附水体中的砷和铅，结果表明砷和铅的吸附效果均优于前者，并且两种锰氧化物-水热炭复合材料对两种重金属的吸附效果都高于未修饰的水热炭。

3. 研究的基本内容与计划

1、通过水热炭修饰负载型mn(锰)催化剂，在不同制备条件下得到不同mn含量的催化剂。

2、使用如元素分析（icp）、x-射线晶体衍射（xrd）、氮气物理吸附（bet）、傅里叶转换红外（ftir）和扫描电镜（sem）等对该材料的组成、晶相、表面及孔结构、酸性、尺寸和形貌等进行表征。

3、研究该催化剂材料在催化转化水中污染物（如双酚a）的性能。

4. 研究创新点

以生物质（如葡萄糖，纤维素，杉木屑）为水热炭原料，得到水热炭图层的纤维材料为催化剂载体。