Propiedades catalíticas y portadoras de minerales no metálicos y ahorro de energía y reducción de carbono
Los minerales (materiales) no metálicos se utilizan como materiales catalíticos en los procesos de producción industrial, incluida la catálisis química y los catalizadores o portadores fotoquímicos, para acelerar el proceso de reacción debido a sus propiedades, como el intercambio catiónico, la porosidad, la gran superficie y la superficie no saturada. enlaces químicos, mejorar la pureza del producto o la eficiencia de salida, etc., y lograr el propósito de ahorrar energía, reducir el consumo y reducir el carbono.
Por ejemplo, caolín, zeolita, arcilla activada, etc. se utilizan como catalizadores y vehículos; algunos minerales con propiedades semiconductoras tienen excelentes propiedades fotocatalíticas, no solo tienen degradación fotocatalítica de desechos orgánicos y efectos antibacterianos, sino que también pueden fotocatalizar el agua bajo la acción de la energía solar. , CO2 en hidrógeno, metano y otros combustibles.
La catálisis química utiliza catalizadores que alteran la velocidad de una reacción química durante la acción de los reactivos sin que aparezcan en los productos mismos. El componente activo puede ser una sola sustancia o una pluralidad de sustancias.
Los catalizadores minerales son sustancias que son inherentemente adsorbentes y tienen cierta actividad catalítica. Se pueden usar en ambientes de alta temperatura y alto contenido de ácido-base, y generalmente se usan como portadores de catalizadores. Los más comunes son el caolín, la bentonita, la diatomita, la zeolita, la atapulgita, la sepiolita, etc. y sus productos de activación modificados, como el caolín activado con ácido, la arcilla activada, la zeolita 4A o 5A, etc.
La tecnología fotocatalítica es una nueva tecnología que puede utilizar la energía solar para la producción de energía limpia, el control de la contaminación ambiental y la conversión de dióxido de carbono. Muchos campos tienen amplias perspectivas. Por ejemplo, en la producción de hidrógeno fotocatalítico, la energía solar se puede utilizar para convertir el agua en hidrógeno y oxígeno; en la síntesis fotocatalítica, el dióxido de carbono se puede convertir en combustibles como el metano y el metanol; la aplicación industrial de estas dos tecnologías puede reducir en gran medida el consumo de energía y minerales. La utilización, reduciendo así las emisiones de dióxido de carbono, tiene amplias perspectivas de aplicación para resolver problemas importantes como la escasez mundial de energía y la reducción de las emisiones de dióxido de carbono.
La anatasa, el rutilo, la birnesita, la hematita, la goethita, etc., producidas de forma natural, tienen una cierta capacidad fotocatalítica, mientras que la montmorillonita, la diatomita, la caolinita, el polvo de mica, la piedra pómez natural y la perlita expansiva tienen excelentes propiedades, como una gran superficie, fuerte adsorción, capacidad suelta y poroso, resistencia a altas temperaturas, resistencia a ácidos y álcalis, etc., y se utiliza a menudo como soporte para fotocatalizadores.
El uso de rutilo como material fotocatalítico para tratar aguas residuales que contienen colorantes azoicos tiene efectos de adsorción y degradación fotocatalítica, y las partículas activas nanofotocatalíticas como anatasa TiO2, C3N4 y perovskita se cargan en montmorillonita y diatomita, polvo de mica, etc., no solo aumenta la dispersión y el área superficial específica de los componentes activos, mejorando así la eficiencia fotocatalítica, pero también facilita la recuperación y reutilización de los fotocatalizadores compuestos en el proceso de tratamiento de aguas residuales industriales.
La «película mineral» ampliamente distribuida en la capa superior de la tierra se considera el cuarto círculo más grande de la tierra y es un sistema de conversión fotoeléctrica natural. Rico en birnesita, hematita, goethita, anatasa, rutilo y otros minerales semiconductores, tiene una buena capacidad de respuesta a la luz solar, un rendimiento de conversión fotoeléctrica estable, sensible y a largo plazo, y convierte la energía solar en fotoelectrones minerales bajo la radiación solar La energía no solo puede producir oxígeno e hidrógeno mediante la división fotocatalítica del agua, pero también promueven la conversión de dióxido de carbono en la atmósfera y el agua en minerales de carbonato.
Se puede ver que los minerales con propiedades semiconductoras existen ampliamente en la naturaleza y siempre han desempeñado el papel de fotocatalizadores. Esto no solo muestra el papel de los minerales no metálicos ampliamente distribuidos en la superficie terrestre para el almacenamiento de carbono y la reducción de carbono, sino que también proporciona una dirección para el desarrollo de nuevos materiales minerales fotocatalíticos.