Sustainable self-powered electro-Fenton degradation using N, S co-doped porous carbon catalyst fabricated with adsorption-pyrolysis-doping strategy

摩擦电效应 材料科学 热解 催化作用 化学工程 吸附 兴奋剂 活性炭 降级(电信) 纳米发生器 碳纤维 纳米技术 复合材料 有机化学 光电子学 化学 电气工程 复合数 工程类 压电
作者
Chen Chen,Yingzheng Zhu,Miao Tian,Ye Chen,Yingjie Yang,Kai Jiang,Shuyan Gao
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:81: 105623-105623 被引量:61
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105623
摘要

A chief challenge of employing self-powered electro-Fenton (EF) system for drastically degrading stubborn pollutants in industrial wastewater is to develop the catalysts with high activity and selectivity in 2e− oxygen reduction and the controllable output power of triboelectric nanogenerator system for collecting ambient available and renewable mechanical energy. Herein, we propose the adsorption-pyrolysis-doping strategy to tailor the content of C–S–C/S–C species and pore sizes of biomass-derived N, S-doped porous carbon catalyst from populus tomentosa to achieve the activity and selectivity of H2O2 electrosynthesis and develop a 3D printed revolving roller-compacted triboelectric nanogenerator (RRC-TENG) as an electric supply with instantaneous short circuit current of 285 μA, open circuit voltage of 500 V, transferred charge of 1.32 μC, and the optimum output power density of 3.0 W m−2, to self-power EF degradation of resistant mixed basic dyes (MB, MO and MG), whose decolorization efficiency is up to 97.8% within 45 min. This work not only realizes the controllable synthesis of high value‐added carbon catalysts via adsorption-pyrolysis-doping strategy, but also advances the EF system with a direction to develop the sustainable self-powered degradation by RRC-TENG replacing the traditional power sources, which makes for massively treating industrial wastewater with high-concentration wastes.
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