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Pyrolytic synthesis of graphene-encapsulated zero-valent iron nanoparticles supported on biochar for heavy metal removal

引用

Biochar 2022年第1期4卷 25-41页

作者： Tharindu N.Karunaratne rmoshani nayanathara Chanaka M.Navarathna Prashan M.Rodrigo Rooban V.K.G.Thirumalai Charles U.Pittman Jr Yunsang Kim Todd Mlsna Jilei Zhang Xuefeng Zhang Department of Sustainable Bioproducts Mississippi State UniversityMis-sissippi StateMS 39762USA. Department of Chemistry Mississippi State UniversityMississippi StateMS 39762USA. Institute for Imaging&Analytical Technologies Mississippi State UniversityMississippi StateMS 39762USA

Biochar(BC)-supported graphene-encapsulated zero-valent iron nanoparticle composites(BC-G@Fe0)are promising engineering nanocomposites that can be used to scavenge heavy metal from ***,the produc-tion of BC-G@Fe0 through carbothermal reduction using biomass as a carbon source remains challenging because of biomass pyrolysis ***,we examined two carbothermal reduction routes for preparing BC-G@Fe0 using bamboo as the carbon *** first route impregnated Fe ions(Fe^(2+)/^(3+))into unpyrolyzed bamboo parti-cles initially,followed by carbonization at 600-1000℃.This process produced BC-G@Fe0 dominated by iron carbide(Fe_(3)C),which led to low heavy metal removal efficiency(i.e.,Cu^(2+)capacity of<0.3 mmol g^(−1)).In the second route,bamboo particles were pyrolyzed(600℃)to biochar first,followed by impregnating this biochar with Fe ions,and then carbonized at 600-1000℃.This route produces zero-valent iron nanoparticles,which resulted in high heavy metal removal capacities(i.e.,0.30,1.58,and 1.91 mmol g^(−1)for Pb^(2+),Cu^(2+),and Ag+,respectively).The effects of car-bonization temperature(600-1000℃),iron source(i.e.,iron nitrates,iron sulfate,ferrous chloride,and ferric chloride),and iron loading(5-40%)on the morphology,structure,and heavy metal ion aqueous uptake performance of BC-G@Fe0 were also *** study revealed the formation mechanisms of BC-G@Fe0 through biomass carbother-mal reduction,which could guide the application-oriented design of multifunctional iron-BC composites for water remediation.

关键词： Bamboo Biochar Carbothermal reduction Fe3C Metallic iron Heavy metal

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