以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法及其在高效活化过硫酸盐降解有机污染物中的应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113368905A(43)申请公布日2021.09.10(21)申请号202110646612.8C02F101/34(2006.01)(22)申请日2021.06.10C02F101/36(2006.01)C02F101/38(2006.01)(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人穆杨宋俊生刘晓成侯南南(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人卢敏(51)Int.Cl.B01J37/08(2006.01)B01J35/00(2006.01)B01J27/24(2006.01)C02F1/72(2006.01)C02F101/30(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法及其在高效活化过硫酸盐降解有机污染物中的应用(57)摘要本发明公开了以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法及其在高效活化过硫酸盐降解有机污染物中的应用，是以壳聚糖为底物原位锚定Co离子，再经高温碳化合成Co单原子。本发明的方法具有原料易得、成本低廉、操作简便、环境友好等特点，并且能通过原位调节Co盐的投加量，从而灵活调整Co单原子的负载量，实现Co单原子催化剂连续可控式的合成，具有广泛的应用前景；且本发明合成的CoSA‑NC可高效活化过硫酸盐去除水中包括抗生素、内分泌干扰物和染料在内的多种有毒有害污染物。CN113368905ACN113368905A权利要求书1/1页1.以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法，其特征在于：将壳聚糖加入到稀酸中充分搅拌，获得壳聚糖凝胶；向所述壳聚糖凝胶中加入可溶性Co盐，均匀分散并充分干燥；将干燥后的产物放进管式炉内，在还原气氛下煅烧热解，然后研磨，即制得负载在氮掺杂碳材料中的Co单原子。2.根据权利要求1所述的以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法，其特征在于：所述稀酸是由酸与水按体积比0.5‑2:100混合而成，所述壳聚糖与所述酸的质量比为1:0.25‑1，所述酸为甲酸、乙酸、丙酸和丁酸中的任意一种。3.根据权利要求1所述的以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法，其特征在于：所述壳聚糖与所述可溶性Co盐的质量比为1:0.06‑0.25，所述可溶性钴盐为CoCl2·6H2O、Co(NO3)2·9H2O、CoSO4·7H2O和C4H6CoO4·4H2O中的任意一种。4.根据权利要求1所述的以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法，其特征在于：所述干燥的温度为50‑80℃、时间为4‑12h。5.根据权利要求1所述的以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法，其特征在于：所述还原气氛为5％NH3/Ar、25％NH3/Ar、5％H2/Ar中的任意一种。6.根据权利要求1所述的以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法，其特征在于：所述煅烧热解的煅烧温度为450‑650℃、煅烧时间为1‑3h、升温速率为2‑10℃。7.一种权利要求1～6中任意一项所述方法所合成的Co单原子材料作为催化剂高效活化过硫酸盐降解有机污染物的应用，其特征在于：将所述Co单原子材料加入到待处理有机污染物水溶液中，并加入过硫酸盐，常温反应，即可实现有机污染物的降解。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述有机污染物、所述Co单原子材料及所述过硫酸盐的质量比为1:2‑5:5‑15。9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述过硫酸盐为过一硫酸盐和/或过二硫酸盐；所述过一硫酸盐为KHSO5和/或NaHSO5，所述过二硫酸盐为K2S2O8和/或Na2S2O8。10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述有机污染物为内分泌干扰物、抗生素和染料中的至少一种。2CN113368905A说明书1/4页以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法及其在高效活化过硫酸盐降解有机污染物中的应用技术领域[0001]本发明涉及环境工程高级氧化类芬顿领域，尤其涉及一种以壳聚糖为底物合成Co单原子的方法及其在高效活化过硫酸盐降解有机污染物中的应用。背景技术[0002]过硫酸盐可通过均相和非均相催化降解毒害有机污染物，然而均相催化剂通常面临药剂投加量大、难以回收、易造成二次污染等问题。而非均相催化剂表面活性位点密度低，因而限制了其实际应用。基于单原子的非均相催化剂，其所负载的金属尺寸降低至原子级别，从而以最低的金属负载量获得最高的表面活性位点密度；而且由于单原子的高稳定性，反应过程中几乎不会产生金属离子的泄露。[0003]钴基催化剂是活化过硫酸盐领域被广泛研究的一类催化剂，并普遍面临着表面活性位点暴露不足以及大量离子浸出造成环境的二次污染等问题。Co单原子可最大限度的提升Co活性位点的利用率并减少Co的溶出。然而，