以磺胺嘧啶为材料的锂离子电池阴极水热合成MnO2/Fe(0)复合材料( Hydrothermal Synthesis of MnO2/Fe(0) Composites from Li-ion Battery Cathodes for Destructing Sulfadiazine by Photo-Fenton Process )

X Chen F Deng X Liu KP Cui R Weerasooriya

抗生素的无害化处理和废旧锂离子电池中贵金属的回收是当今社会发展的两大典型环境问题。目前，我们从废旧锂离子电池正极材料中回收锰，水热合成MnO2/Fe(0)复合材料，作为高效的非均相光Fenton催化剂。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)等方法对新复合材料进行了表征，并优化了其对磺胺嘧啶的破坏。通过在MnO2基质中加入不同比例的Fe(0)可以提高MnO2基质的催化效率。MnO2:Fe(0)摩尔比为40:1(MnO2-40Fe)时具有最佳的催化活性。0.2g/L MnO2-40Fe,6 mM H2O2在pH3条件下对磺胺嘧啶的降解率为98.6%,符合一级动力学。用锂离子电池废阴极合成的MnO2和纳米零价铁，即使重复使用五次，磺胺嘧啶也同样有效。质谱数据表明，MnO2-40Fe降解磺胺嘧啶是一个多层面的光Fenton过程，最终产物为CO2、H2O、NH4和SO4。纳米零价铁在纳米MnO2上的引入，不仅提供了更多的活性位点，而且与MnO2和光的协同作用，产生大量活化自由基，破坏磺胺嘧啶，从而使催化剂具有优异的降解性能。本研究为废旧锂离子电池正极的回收利用提供了一种可行的方法。

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