Propriedades catalíticas e transportadoras de minerais não metálicos e economia de energia e redução de carbono

Minerais não metálicos (materiais) são usados ​​como materiais catalíticos em processos de produção industrial, incluindo catálise química e catalisadores ou transportadores fotoquímicos, para acelerar o processo de reação devido às suas propriedades, como troca catiônica, porosidade, grande área superficial e superfície insaturada ligações químicas, melhorar a pureza do produto ou eficiência de saída, etc., e atingir o objetivo de economizar energia, reduzir o consumo e reduzir o carbono.

Por exemplo, caulim, zeólita, argila ativada, etc. são usados ​​como catalisadores e veículos; alguns minerais com propriedades semicondutoras têm excelentes propriedades fotocatalíticas, não só têm degradação fotocatalítica de resíduos orgânicos e efeitos antibacterianos, mas também podem fotocatalisar a água sob a ação da energia solar. , CO2 em hidrogênio, metano e outros combustíveis.

A catálise química usa catalisadores que alteram a velocidade de uma reação química durante a ação de reagentes sem aparecer nos próprios produtos. O componente ativo pode ser uma única substância ou uma pluralidade de substâncias.

Catalisadores minerais são substâncias que são inerentemente adsortivas e possuem certa atividade catalítica. Eles podem ser usados ​​em ambientes de alta temperatura e alto ácido-base, e geralmente são usados ​​como transportadores de catalisadores. Os mais comuns são caulim, bentonita, diatomita, zeólita, atapulgita, sepiolita, etc. e seus produtos de ativação modificados, como caulim ativado por ácido, argila ativada, zeólita 4A ou 5A, etc.

A tecnologia fotocatalítica é uma nova tecnologia que pode usar energia solar para produção de energia limpa, controle de poluição ambiental e conversão de dióxido de carbono. Muitos campos têm amplas perspectivas. Por exemplo, na produção de hidrogênio fotocatalítico, a energia solar pode ser usada para converter água em hidrogênio e oxigênio; na síntese fotocatalítica, o dióxido de carbono pode ser convertido em combustíveis como metano e metanol; a aplicação industrial dessas duas tecnologias pode reduzir muito o consumo de energia e minerais. A utilização, reduzindo assim as emissões de dióxido de carbono, tem amplas perspectivas de aplicação na solução de grandes problemas, como escassez global de energia e reduções de emissões de dióxido de carbono.

Anatase, rutilo, birnessita, hematita, goethita, etc. produzidos naturalmente, todos têm uma certa capacidade fotocatalítica, enquanto montmorilonita, diatomita, caulinita, pó de mica, pedra-pomes natural e perlita expansiva têm excelentes propriedades, como grande área de superfície, forte adsorção, solto e poroso, resistência a altas temperaturas, resistência a ácidos e álcalis, etc., e é freqüentemente usado como transportador para fotocatalisadores.

O uso de rutilo como material fotocatalítico para tratar águas residuais contendo corantes azo tem efeitos de degradação fotocatalítica e de adsorção, e partículas ativas nanofotocatalíticas, como anatase TiO2, C3N4 e perovskita, são carregadas em montmorilonita e diatomita, pó de mica, etc., não apenas aumenta a dispersão e a área superficial específica dos componentes ativos, melhorando assim a eficiência fotocatalítica, mas também facilita a recuperação e reutilização de fotocatalisadores compostos no processo de tratamento de efluentes industriais.

O “filme mineral” amplamente distribuído na camada superior da terra é considerado o quarto maior círculo da terra e é um sistema de conversão fotoelétrica natural. Rico em birnessita, hematita, goethita, anatase, rutilo e outros minerais semicondutores, possui boa capacidade de resposta à luz solar, desempenho de conversão fotoelétrica estável, sensível e de longo prazo e converte energia solar em fotoelétrons minerais sob radiação solar A energia não pode apenas produzir oxigênio e hidrogênio pela separação fotocatalítica da água, mas também promovem a conversão do dióxido de carbono na atmosfera e na água em minerais de carbonato.

Pode-se ver que os minerais com propriedades semicondutoras existem amplamente na natureza e sempre desempenharam o papel de fotocatalisadores. Isso não apenas mostra o papel dos minerais não metálicos amplamente distribuídos na superfície da Terra para armazenamento e redução de carbono, mas também fornece uma direção para o desenvolvimento de novos materiais minerais fotocatalíticos.