乙炔衍生多壁碳纳米管光催化还原有毒六价铬的性能研究及其环境应用

本文推荐：研究采用化学气相沉积法（CVD）开发了乙炔衍生多壁碳纳米管（A-MWCNTs），在60分钟内实现六价铬（Cr6+）100%光催化还原为三价铬（Cr3+）。A-MWCNTs经四次循环仍保持97%以上效率，其大比表面积（256.45 m2/g）和独特电子传导机制为重金属污染治理提供新策略。

　　

亮点

乙炔衍生多壁碳纳米管（A-MWCNTs）在直接太阳光照射下，通过高效电子-空穴对生成机制，60分钟内即可将剧毒六价铬（Cr⁶⁺）完全转化为低毒三价铬（Cr³⁺）。四次循环使用后仍保持97.1%的惊人效率，这归功于其独特的"纳米高速公路"结构——超大比表面积（纯化后达256.45 m2/g）为六价铬离子提供了丰富的化学吸附位点，同时快速电子传导通道有效抑制了电子-空穴复合。

材料与试剂

实验采用高纯度试剂：氢氧化钾（KOH, 85%）和重铬酸钾（K₂Cr₂O₇, 99.5%）购自SRL公司，甲酸（HCOOH）来自默克印度。反应气体（乙炔、氢气、氩气）由Dombivali气体站供应。

A-MWCNTs的合成

通过化学气相沉积法（CVD）在900℃氩气氛围中，使乙炔气体在镍钴纳米颗粒（Ni-Co NPs）催化剂表面发生"纳米级编织"，90分钟反应获得直径30-60 nm的A-MWCNTs，产率约70%。这种"一锅法"合成工艺兼具高效与经济性。

碳纳米管表征

X射线衍射（XRD）显示纯化后的A-MWCNTs在26.43°出现典型（002）晶面衍射峰，如同"碳纳米指纹"证实其石墨化结构。扫描电镜（SEM）和高分辨透射电镜（HRTEM）图像清晰展现其"俄罗斯套娃"般的多层管状结构。

结论

这项研究开创性地将A-MWCNTs转化为"环境卫士"，其卓越的光催化性能源于三大法宝：1）"纳米海绵"般的吸附能力；2）"光能转化器"般的电子传导效率；3）"分子剪刀"般的氧化还原双重功能。为工业废水处理提供了绿色解决方案。