Antimony (Sb) Recycling from Wastewater to Supercapacitor Electrode Using Ordered Porous Amidoxime‐Polyacrylonitrile: Chemical Evolution and Transformation Mechanism

材料科学 化学工程 超级电容器 吸附 氧化物 价(化学) 电化学 Atom(片上系统) 烧焦 多孔性 多孔介质 电极 X射线光电子能谱 吸收光谱法 微型多孔材料 纳米技术 光谱学 燃烧 电容 化学稳定性 瓦伦西亚 扩展X射线吸收精细结构 氧化铁 费米能级 化学物理 无机化学 溶剂热合成
作者
Yonghui Tu,Xiaoxiao Yu,Yangbo Qiu,Long‐Fei Ren,He Li,Guangzhi Hu,Jiahui Shao,Liang Wu,Xinyuan Zhu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (19) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202517917
摘要

Abstract Exhausted adsorbents from Sb‐laden wastewater are hazardous and generally landfilled. This study presents that exhausted Sb adsorbents can be thermally reduced and recycled as supercapacitor electrode. Specifically, ordered hierarchical porous amidoxime‐polyacrylonitrile (OHPAPAN) is synthesized for highly efficient Sb(V) ions adsorption and then thermal conversion of exhausted OHPAPAN to Sb‐contained char, rendering excellent electrochemical activity. Sb 0 atom clusters are found to form during recycling process by X‐ray absorption spectroscopy (XAFS), along with Sb oxide with average valence of +2.63. The 4d and 4p orbital of Sb cluster exhibits abundant electron state in Fermi level and valence band, making a pseudocapacitive contribution. Moreover, ordered hierarchical pore is confirmed to be inherited in the char from OHPAPAN, further enhancing electrical double layer capacitance. Coordination configuration of Sb and N/O becomes more stable from sexadentate (coordinate atom distance of 1.98 and 2.66 Å) in OHPAPAN to ≈2 N/O ligands in Sb‐contained char (1.97 Å), underlining the shorter atom distance and higher orbital energy for Sb immobilization. Consequently, the capacitance maintains 96.1% after 6000 cycles, indicating that its excellent stability can rival relevant commercial electrode. This study offers a novel insight that Sb mineral sources can be derived from industrial wastewater, not just mining activity.
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