本發(fā)明屬于污水處理，更具體地，尤其涉及一種多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、新污染物在水體中含量很低，但危害很大，能夠影響人和其他生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng)和遺傳系統(tǒng)，新污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)的健康與生存可能帶來(lái)的潛在危害，成為本世紀(jì)水處理領(lǐng)域的重大研究課題。因此就需要開(kāi)發(fā)研究出一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)殘留，且無(wú)二次污染的方式來(lái)去除水體中的新污染物，而臭氧則以其高氧化性可以用于去除水體中的色度、去除嗅味以及殺菌消毒，在修復(fù)有機(jī)物污染水體工程中應(yīng)用廣泛。

2、盡管臭氧的氧化能力較強(qiáng)，但處理一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物時(shí)仍很難達(dá)到理想效果。而且，在處理一些難降解有機(jī)物時(shí)往往需要投加大量的臭氧或者消耗較長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)徹底降解，這無(wú)疑增加了處理成本，因此催化臭氧氧化便顯得尤為重要。催化劑的特性是影響多相催化臭氧化過(guò)程效果的最重要因素。目前，國(guó)內(nèi)外研究人員已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究來(lái)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的催化劑以提高多相催化臭氧化效率，比如氧化鋁、天然沸石、還原氧化石墨烯、不同的金屬負(fù)載催化劑和金屬氧化物等已被用作催化臭氧化過(guò)程中的催化劑。同時(shí)，由于鐵基材料易于合成、良好的催化性能以及鐵在自然界中的可用性，鐵基材料通常被用作多相催化臭氧化的催化劑。在催化臭氧化體系中，具有新穎特性和功能的鐵基材料的合成和應(yīng)用已得到廣泛研究，研發(fā)出一種穩(wěn)定的鐵基材料以穩(wěn)定促進(jìn)臭氧氧化具有重要的意義。

3、因此將過(guò)渡金屬固定在生物炭上進(jìn)行處理的方式大受?chē)?guó)內(nèi)外研究者的歡迎與關(guān)注，如jothinathan等人(l.jothinathana,q.q.cai，et?al.fe-mn?doped?powderedactivated?carbon?pellet?as?ozone?catalyst?for?cost-effective?phenolicwastewater?treatment:mechanism?studies?and?phenol?by-products?elimination[j]journal?of?hazardous?materials,424(2022)127483)采用溶膠-凝膠法制備了一種新型雙金屬摻雜聚合氯化鋁(fe-mn/pac)顆粒，并將其作為臭氧催化劑用于含酚廢水(pww)的處理。采用fe-mn/pac顆粒微泡臭氧氧化技術(shù)，pww?1h化學(xué)需氧量(cod)和苯酚的去除率分別提高到79％和95％，而fe-mn/pac不具備吸附臭氧的能力。yewen?qiu(y.qiu,x.xu,z.xu,j.liang,y.yu,x.cao,contribution?of?different?iron?species?in?the?iron-biocharcomposites?to?sorption?and?degradation?of?two?dyes?with?varying?properties,[j]chemical?engineering?journal?389(2020))的研究中，與原始生物炭相比，鐵-生物炭復(fù)合材料具有更高的去除染料的能力，亞甲基藍(lán)和酸性橙7去除效率分別從33％-72％提高到48％-92％和從49％-70％提高到72％-85％。表明了鐵-生物炭復(fù)合材料能有效去除染料，鐵物種在染料去除中起著重要作用。但是鐵的存在形式單一，以鐵氧化物為主，在實(shí)際運(yùn)用上抗逆性較差。

4、又如，中國(guó)專(zhuān)利cn202211167489公布了一種具有多孔結(jié)構(gòu)和高比表面積的殼聚糖基生物炭及其制備方法和應(yīng)用，其將殼聚糖分散在氫氧化鉀、尿素和水的混合溶劑中，然后經(jīng)凍干，煅燒，即得到應(yīng)用于過(guò)硫酸鹽領(lǐng)域的催化劑。中國(guó)專(zhuān)利cn202111060989公布了一種高彈性耐高溫氣凝膠及其制備方法，其利用改性生物炭依次通過(guò)低溫烘焙、二氧化碳微波加熱、超聲處理、靜電定向冷凍干燥和真空升華等步驟制得氣凝膠，形成多孔三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，賦予氣凝膠吸油、高彈性的性質(zhì)。

5、以上專(zhuān)利申請(qǐng)案均證明了氣凝膠在其他領(lǐng)域的優(yōu)秀能力，然而這些催化劑不能在催化臭氧的方向上提供有效支撐。而臭氧作為最有潛力運(yùn)用于實(shí)際工程的高級(jí)氧化工藝之一，由于其氣體的存在形式，容易在水體中分解為氧氣而利用率降低，因此臭氧工藝的研究重點(diǎn)之一在于合成一種優(yōu)質(zhì)的臭氧催化劑，從而可以在提高臭氧利用率的同時(shí)降低成本，綠色高效地解決實(shí)際問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明的目的之一在于提供一種多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠催化劑，該生物炭氣凝膠具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，從而可以提供豐富的吸附和反應(yīng)活性位點(diǎn)以及電子轉(zhuǎn)移通道，因而能夠有效提高該催化劑的催化效率；催化劑中多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵穩(wěn)定負(fù)載于多孔生物炭表面，能夠有效提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；

3、本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠催化劑的制備方法，且該制備工藝操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低；

4、本發(fā)明的目的之三在于提供一種上述多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠催化劑在水體凈化、空氣凈化、化學(xué)催化以及能源儲(chǔ)備中的應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于臭氧催化凈化體系時(shí)可以吸附臭氧形成表面原子氧，使其在尾水處理新污染物中穩(wěn)定、高效地發(fā)揮電子傳遞的作用。

5、2.技術(shù)方案

6、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

7、本發(fā)明第一方面提供了一種多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠催化劑，該催化劑內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體呈蜂窩狀孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其包括多孔生物炭基體，多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵負(fù)載于生物炭片層上。

8、本發(fā)明的催化劑以多孔生物炭基體為載體，生物炭基體呈層片狀結(jié)構(gòu)，片層之間相互交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且生物炭片層上分布有蜂窩狀的孔道，因此孔隙結(jié)構(gòu)較為豐富，大大提高了催化劑的比表面積，因此當(dāng)應(yīng)用于水體凈化處理時(shí)可以為抗生素等有機(jī)物的吸附降解提供更多的吸附與反應(yīng)活性位點(diǎn)以及電子遷移通道，從而可以有效提高對(duì)抗生素等有機(jī)物的降解效率。同時(shí)，本發(fā)明中生物炭片層上均勻負(fù)載有多晶鐵納米顆粒，多晶鐵的存在可以提供更多地活性位點(diǎn)，有利于提高和保證催化劑的催化效果；而多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵負(fù)載于生物炭片層上，可以有效提高其在催化劑上的負(fù)載牢固性，從而有利于提高整個(gè)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度以及催化劑的穩(wěn)定性，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中鐵基和碳基材料表面復(fù)合不牢固的不足。

9、需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵負(fù)載于生物炭片層上，既可以是直接負(fù)載于生物炭片層上，也可以是間接負(fù)載，即通過(guò)交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)多晶鐵納米顆粒與生物炭片層的負(fù)載連接。另外，本發(fā)明的多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠的宏觀形狀不受限制，可根據(jù)實(shí)際情況及實(shí)際需求進(jìn)行變化，比如可以采用柱狀體結(jié)構(gòu)(內(nèi)部含有相互聯(lián)通的孔隙)，如球形、方形、柱狀、塊狀等，也可以采用不規(guī)則形狀，或者也可以采用薄膜狀。

10、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多晶鐵的晶面包括但不限于fe3o4的(220)晶面、fe3c的(002)晶面、fe3c的(211)晶面、fe2o3的(031)晶面。

11、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多晶鐵的不同晶體之間交替生長(zhǎng)于生物炭片層內(nèi)部，在透射電鏡下可觀察到交錯(cuò)的網(wǎng)狀晶格條紋，從而可以為催化臭氧提供更多的位點(diǎn)。

12、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多晶鐵的含量占催化劑總量的0.27at％～37at％，其中，fe(ⅲ)占總鐵含量的38at％～54at％，fe(ⅱ)占總鐵含量的17at％～31at％、fe3c占總鐵含量的17at％～31at％。

13、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多晶鐵納米顆粒的負(fù)載量占催化劑質(zhì)量的5～15％，進(jìn)一步優(yōu)選為10％。

14、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多晶鐵納米顆粒的尺寸為1～10nm，更進(jìn)一步優(yōu)選為5～10nm，多晶鐵納米顆粒的尺寸小，分布均勻，有利于進(jìn)一步提高催化劑的催化效果。

15、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述生物炭基體上孔隙的直徑為50～100微米，更進(jìn)一步優(yōu)選為70～90微米。

16、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該生物炭氣凝膠的接觸角小于88°，親水性較好，從而有利于進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)污染物在催化劑內(nèi)部的吸附、遷移傳輸和降解。

17、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該生物炭氣凝膠的阻抗值在11ω以下，具有快速的電子傳輸能力。

18、作為本發(fā)明第一方面的催化劑的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該生物炭氣凝膠的拉曼光譜中id/ig值大于0.85，在水中與o3接觸后其原位拉曼光譜中在877.74cm-1、935.76cm-1和1004.97cm-1處均出現(xiàn)新峰。本發(fā)明的催化劑與o3接觸后其原位拉曼光譜中在877.74cm-1、935.76cm-1和1004.97cm-1處均出現(xiàn)新峰，分別對(duì)應(yīng)于表面原子氧(o2*、o*)和表面吸附的o3，這主要是由于材料表面吸附臭氧后可以形成o*和o2*，o2*再通過(guò)電子轉(zhuǎn)移進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為單線態(tài)氧。

19、拉曼光譜用于表征碳材料催化劑的結(jié)構(gòu)特征，其中d波段和g波段的強(qiáng)度比(id/ig)可以用于分析催化劑的缺陷程度，id/ig值越接近1，表明生物炭片層的無(wú)序程度越高，生物炭片層上的褶皺、凹凸和缺陷不僅可以產(chǎn)生氧化還原活性，也可用作電子傳輸介質(zhì)和反應(yīng)活性位點(diǎn)。

20、本發(fā)明第二方面提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的任一多孔生物炭氣凝膠催化劑的制備方法，包括：

21、使鐵基生物炭與交聯(lián)劑在水溶液中接觸/混合，以形成鐵基生物炭-交聯(lián)劑混合物(即鐵基生物炭水凝膠)；其中，所述鐵基生物炭包括生物炭基體以及負(fù)載于生物炭片層上的多晶鐵納米顆粒，此時(shí)多晶鐵納米顆粒與生物炭基體之間為物理結(jié)合；

22、將鐵基生物炭-交聯(lián)劑混合物進(jìn)行冷凍干燥處理，以在生物炭片層形成蜂窩狀的孔洞，得到鐵基生物炭氣凝膠；通過(guò)冷凍干燥處理，使鐵基生物炭-交聯(lián)劑混合物先凍成冰，然后經(jīng)升華在生物炭片層形成孔隙；

23、將鐵基生物炭氣凝膠在惰性氣氛下煅燒，以使多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵負(fù)載于生物炭片層上，即得到所述多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠催化劑。

24、本發(fā)明利用交聯(lián)劑的離子交換作用，使鐵基與生物炭片層交聯(lián)在一起，整體制備工藝簡(jiǎn)單，多孔生物炭氣凝膠以鐵碳形式復(fù)合緊密且具有一定機(jī)械強(qiáng)度，并且可以吸附臭氧形成表面原子氧，使其在尾水處理新污染物中穩(wěn)定、高效地發(fā)揮電子傳遞的作用，提高了臭氧催化效率。同時(shí)，本技術(shù)所用制備原料綠色無(wú)污染，易于購(gòu)買(mǎi)，且成本低，易于大規(guī)模生產(chǎn)，可用于環(huán)境有機(jī)污染水體處理、飲用水深度凈化處理等領(lǐng)域。

25、直接經(jīng)冷凍干燥處理所得氣凝膠相對(duì)不穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)低溫煅燒，可以使多晶鐵牢固負(fù)載于多孔生物炭基體上，兩種碳的融合，有利于保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其不坍塌。具體的，交聯(lián)劑與多晶鐵之間通過(guò)fe-c鍵進(jìn)行結(jié)合，生物炭與交聯(lián)劑之間主要通過(guò)c＝c/c-c鍵進(jìn)行結(jié)合。

26、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鐵基生物炭(多晶鐵生物炭)的比表面積為150～250m2/g，從而可以為抗生素有機(jī)污染物的吸附和降解提供豐富的活性位點(diǎn)，有利于提高催化劑的催化活性。

27、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述交聯(lián)劑包括但不限于殼聚糖、角叉菜膠、海藻酸鈉，其中鐵基生物炭與交聯(lián)劑的質(zhì)量比例為(2-5)：(1-5)，進(jìn)一步優(yōu)選為(2-5)：3。

28、所述交聯(lián)劑更進(jìn)一步優(yōu)選為采用殼聚糖，由于殼聚糖中還含有較多的n元素，因此以其作為交聯(lián)劑不僅可以實(shí)現(xiàn)多晶鐵納米顆粒的牢固負(fù)載，同時(shí)還可以提供氮源實(shí)現(xiàn)催化劑上n元素的摻雜，共摻雜不僅保證了催化劑的催化穩(wěn)定性，且二者之間的協(xié)同作用促進(jìn)了抗生素有機(jī)污染物的吸附和催化降解，比單一元素?fù)诫s的碳材料催化性能更好。

29、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述生物炭包括但不限于竹炭、秸稈生物炭、椰殼碳，更進(jìn)一步優(yōu)選為竹炭，竹炭不僅原料綠色無(wú)污染，易于購(gòu)買(mǎi)，成本低，而且比表面積較大，可以為抗生素有機(jī)污染物的吸附和降解提供豐富的活性位點(diǎn)，有利于進(jìn)一步提高催化劑的催化活性。

30、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水性溶液中添加有有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸，用于調(diào)節(jié)溶液的稠度，從而獲得粘稠的水凝膠；所述有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸可以采用比如鹽酸、甲酸、乙酸、乳酸、蘋(píng)果酸或抗壞血酸等，優(yōu)選為采用乙酸，且鐵基生物炭、交聯(lián)劑、乙酸、水的比例為(0.8g～2g):(0.8g～2g):(0.4ml～0.8ml):(38ml～35.2ml)，更進(jìn)一步優(yōu)選為優(yōu)選1.6g：1.2g：0.8ml：36.4ml。

31、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述將鐵基生物炭-交聯(lián)劑混合物進(jìn)行冷凍干燥處理，包括：先將鐵基生物炭-交聯(lián)劑混合物置于-15～-25℃下進(jìn)行冷凍，然后置于-70～-85℃下進(jìn)行凍干，以形成孔隙。

32、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，將鐵基生物炭氣凝膠在惰性氣氛下煅燒，包括：以1～8℃/min的速率將鐵基生物炭氣凝膠升溫至100℃～200℃，并保溫1.0～2.0小時(shí)后冷卻至室溫。所述惰性氣氛為高純氮?dú)饣驓鍤猓兌取?9.99％。

33、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的更進(jìn)一步的方案，所述鐵基生物炭采用化學(xué)沉積法或機(jī)械球磨法制備得到。

34、作為本發(fā)明第二方面的制備方法的任一技術(shù)方案的其中一種實(shí)現(xiàn)方式，所述鐵基生物炭的制備工藝具體包括：

35、使鐵源與生物炭在超純水中進(jìn)行混合、分散，經(jīng)常溫下混合一定時(shí)間后去掉上清液，并經(jīng)烘干、冷卻、研磨粉碎得到鐵鹽復(fù)合生物炭材料，即鐵鹽通過(guò)靜電-絡(luò)合作用結(jié)合到生物炭表面；

36、將鐵鹽復(fù)合生物炭材料在隔絕空氣條件下高溫煅燒，然后經(jīng)冷卻和研磨粉碎處理，即得到鐵基生物炭材料，經(jīng)過(guò)煅燒處理鐵鹽高溫分解，多晶鐵負(fù)載于生物炭片層上。

37、更進(jìn)一步的，所述鐵源選自硝酸鐵、氯化鐵、檸檬酸鐵的一種或多種。

38、更進(jìn)一步的，所述將鐵鹽復(fù)合生物炭材料在隔絕空氣條件下高溫煅燒，包括：以1～5℃/min的速率升溫至300℃～800℃，然后保溫1～4小時(shí)；更進(jìn)一步優(yōu)選為以3℃/min的速率升溫至700℃，然后保溫3小時(shí)。所述惰性氣氛優(yōu)選為采用高純氮?dú)饣驓鍤猓兌取?9.99％。

39、更進(jìn)一步的，還包括：將高溫煅燒合成的鐵基生物炭材料進(jìn)行酸洗，然后使用超純水洗滌至ph為中性，以去除不穩(wěn)定結(jié)合的鐵，防止后續(xù)使用過(guò)程中鐵的溶出。更進(jìn)一步優(yōu)選為采用硫酸進(jìn)行酸洗，硫酸濃度優(yōu)選為1mol/l。

40、本發(fā)明第三方面還提供了一種如第一方面所述的任一多孔生物炭氣凝膠催化劑在水體凈化或空氣凈化或化學(xué)催化領(lǐng)域中的應(yīng)用。

41、更進(jìn)一步的，所述水體凈化系統(tǒng)包括但不限于臭氧催化氧化系統(tǒng)，其使用方法包括：

42、在臭氧催化氧化系統(tǒng)中，使所述多孔生物炭氣凝膠催化劑與臭氧在待處理水體中接觸形成表面原子氧，以催化臭氧分解產(chǎn)生單線態(tài)氧、羥基自由基，從而強(qiáng)化對(duì)水體中污染物或抗生素的降解。

43、更進(jìn)一步的，所述待處理水體既包括難降解高濃度抗生素制藥廢水，也包括低濃度污水處理廠出水，其中高濃度抗生素制藥廢水中的抗生素濃度在1-100mg/l，低濃度污水處理廠出水系統(tǒng)中的抗生素濃度在1-20μg/l。

44、3.有益效果

45、綜上所述，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以取得如下有益效果：

46、(1)本發(fā)明提供了一種多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠，該氣凝膠包括多孔生物炭基體以及負(fù)載于基體上的多晶鐵納米顆粒，其具有豐富的孔隙，比表面積較大，可以吸附臭氧形成表面原子氧，從而使其能夠在尾水處理新污染物中穩(wěn)定、高效地發(fā)揮電子傳遞的作用，同時(shí)還為抗生素有機(jī)污染物的吸附和降解提供了豐富的活性位點(diǎn)，因而可以提高臭氧催化效率。此外，本發(fā)明中多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵均勻負(fù)載于生物炭片層上，一方面多種不同含鐵晶體的存在有利于提供更多的反應(yīng)活性位點(diǎn)，另一方面多晶鐵納米顆粒通過(guò)fe-c鍵的形式進(jìn)行負(fù)載，而不是簡(jiǎn)單的物理結(jié)合，從而既保證了多晶鐵的穩(wěn)定負(fù)載，也保證了氣凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且二者之間的協(xié)同作用也增強(qiáng)了臭氧的催化活化和抗生素污染物的降解去除。

47、(2)本發(fā)明中多晶鐵納米顆粒的粒徑為1～10nm，尺寸小，從而有利于進(jìn)一步提高臭氧催化分解效果，且與未負(fù)載多晶鐵的多孔生物炭氣凝膠材料相比，多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠具有更豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，為抗生素有機(jī)污染物的吸附降解提供豐富的吸附和反應(yīng)活性位點(diǎn)，以及電子轉(zhuǎn)移通道，從而有利于提高抗生素等有機(jī)物的降解效率。

48、(3)與其他碳?xì)饽z材料相比，本發(fā)明的多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠的親水性較好，有利于進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)污染物在催化劑內(nèi)部的吸附、遷移傳輸和降解；其阻抗值在11ω以下，具有快速的電子傳輸能力；同時(shí)該催化劑具有良好的彈性，經(jīng)多級(jí)擠壓后不變形；具有較高的id/ig值，因此材料富含缺陷，有利于污染物和氧化劑在材料內(nèi)部的高速吸附和轉(zhuǎn)化。

49、(4)本發(fā)明在制備所述多晶鐵負(fù)載多孔生物炭氣凝膠時(shí)，通過(guò)加入一定的交聯(lián)劑，在交聯(lián)劑的作用下經(jīng)煅燒后可以使多晶鐵納米顆粒以fe-c鍵的形式負(fù)載于生物炭的片層上，從而有利于提高多晶鐵納米顆粒負(fù)載以及孔隙結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；所述交聯(lián)劑進(jìn)一步優(yōu)選為采用殼聚糖，從而還可以作為氮源，使n元素均勻負(fù)載于氣凝膠上，通過(guò)碳氮共摻雜促進(jìn)了抗生素有機(jī)污染物的吸附和催化降解。

50、(5)本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用，且制備所得氣凝膠可以根據(jù)實(shí)際需要加工為各種不同的形狀，比如圓柱狀、球形、塊狀、不規(guī)則形狀、薄膜狀等。

51、(6)本發(fā)明的氣凝膠催化劑可以應(yīng)用于水體凈化、空氣凈化、化學(xué)催化或能源儲(chǔ)備中，當(dāng)應(yīng)用于水體凈化時(shí)，可以應(yīng)用于但不限于臭氧催化氧化系統(tǒng)，且既可以用于對(duì)難降解高濃度抗生素制藥廢水進(jìn)行凈化處理，也可以對(duì)低濃度污水處理廠出水進(jìn)行凈化處理。