一种可高效活化过硫酸盐的氮掺杂钴化铁/碳催化剂及其制备方法和应用.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CN113333007A(43)申请公布日2021.09.03(21)申请号202110466872.7(22)申请日2021.04.28(71)申请人暨南大学地址510632广东省广州市天河区黄埔大道西601号(72)发明人李猛莫测辉李彦文蔡全英(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人陈娟(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J35/10(2006.01)C02F1/72(2006.01)C02F101/38(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种可高效活化过硫酸盐的氮掺杂钴化铁/碳催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种可高效活化过硫酸盐的氮掺杂钴化铁/碳催化剂及其制备方法和应用。所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂为氮掺杂的钴化铁和碳的复合物；所述复合物中，氮掺杂的质量分数为2～5％，铁化钴化合物的质量分数为30～55％。本发明提供的氮掺杂钴化铁/碳催化剂具有较高的比表面积，高效的催化活性和优异的化学稳定性；与现有的催化剂相比，其在活化过硫酸盐降解土霉素时，有较强的催化活性，更为宽的pH活化范围，降解土霉素效率高且再生使用性能优异。CN113333007ACN113333007A权利要求书1/1页1.一种可高效活化过硫酸盐的氮掺杂钴化铁/碳催化剂，其特征在于，所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂为氮掺杂的钴化铁和碳的复合物；所述复合物中，氮掺杂的质量分数为2～5％，铁化钴化合物的质量分数为30～55％。2.根据权利要求1所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂，其特征在于，所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂为花状。3.根据权利要求1所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂，其特征在于，所述复合物中C元素的质量分数为40～70％。4.权利要求1～3任一所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将氮源在500～550℃下热解获得含氮材料；S2：将含氮材料、钴源、铁源和碳源均匀混合溶解得到混合溶液，并于170～185℃下进行水热合成反应，经离心，清洗，冷冻干燥获得氮掺杂钴化铁/碳催化剂前体物；S3：将氮掺杂钴化铁/碳催化剂前驱物于400～500℃下煅烧，即得所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，S1中所述氮源为三聚氰胺、尿素或双氰胺中的一种或几种；S2中所述钴源为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴中的一种或几种；S2中所述铁源为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁中的一种或几种；S3中所述碳源为N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺或N,N二甲基丙酰胺中的一种或几种。6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，S2所述混合液中含氮材料添加的量为0.3～1.5mmol/L；S2所述混合溶液中钴源的添加浓度为10～15mmol/L；S2所述混合溶液中铁源的添加浓度为5～8mmol/L；S2所述混合溶液中碳源的添加浓度为20～35mmol/L。7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，S2所述混合液中氮源、钴源和铁源的摩尔比为1～2:15:10～12；S2中所述碳源和钴源的摩尔比为2～3:1。8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，S1中于500～550℃下热解3～3.5h；S2中于60～70℃下混合溶解20～30min；S2中所述水热反应时间为20～24h；S2中所述冷冻干燥时间为18～24h；S3中所述煅烧的时间为2～2.5h。9.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，S3中所述煅烧时的保护气体为高纯氮气或氩气中的一种；S3中煅烧前的升温速率为2～2.5℃/min。10.权利要求1～3任一所述氮掺杂钴化铁/碳催化剂在降解有机污染物中的应用。2CN113333007A说明书1/6页一种可高效活化过硫酸盐的氮掺杂钴化铁/碳催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于水污染控制领域，具体涉及一种可高效活化过硫酸盐的氮掺杂钴化铁/碳催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]土霉素已广泛应用于畜牧业和医药等领域。然而，由于土霉素的不完全使用，在各种环境中包括废水、地表水、土壤和沉积物能发现土霉素的存在，其浓度从ppb到ppm不等。作为一种潜在的污染物，土霉素引起了广泛的关注，因为它会破坏生态平衡，给人类和水生生物带来潜在的危机。此外，土霉素的多芳香环结构保证了它在环境中的化学稳定性和较长的半衰期，这将导致土霉素污染的持续存在。因此，为了降低土霉素的毒性，人们探索了去除土霉素的各种策略，如吸附、化学处理、生物降解和混凝。虽然这些方法可以暂时去除土霉素，但土霉素的不完全去除和矿化仍然带来了二次污染物。近年来，高级氧化技术通过反应性物种将具有高氧化还原电位的有机污染物直接氧化成小分