高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe-Co双金属单原子催化剂及其制备方法.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CN113198511A(43)申请公布日2021.08.03(21)申请号202110507041.XC02F101/34(2006.01)(22)申请日2021.05.10(71)申请人南京大学地址210023江苏省南京市栖霞区仙林大道163号(72)发明人刘福强范钟伟朱长青聂宇李爱民(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206代理人朱欣欣(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C02F1/72(2006.01)C02F101/30(2006.01)C02F101/38(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe-Co双金属单原子催化剂及其制备方法(57)摘要本发明涉及环境新材料领域，特别涉及高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂及其制备方法；本发明以锆基金属有机框架UIO‑66‑NH2为载体，利用氨基的配位作用吸附铁钴前体，在惰性气氛中热解后经酸洗除去金属锆纳米颗粒，制得氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂；该催化剂通过配位作用将单原子Fe、Co锚定在氮掺杂碳基体上，具有超大的比表面积以及高密度的单原子催化位点，并可充分发挥Fe、Co双金属单原子的协同作用，实现高效活化过硫酸盐快速降解水中毒害有机污染物，从而大幅节约催化剂与氧化剂用量，经济技术优势显著。CN113198511ACN113198511A权利要求书1/1页1.一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将UIO‑66‑NH2分散于含有铁离子和钴离子的有机溶剂中，进行搅拌，得到吸附铁钴的UIO‑66‑NH2；步骤2，将吸附铁钴的UIO‑66‑NH2在惰性气体中煅烧，得到碳化的负载铁钴的UIO‑66‑NH2；步骤3，将碳化的负载铁钴的UIO‑66‑NH2分散于氢氟酸溶液中搅拌反应，所得产物用水洗涤至中性，制得高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂。2.根据权利要求1所述的一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1中UIO‑66‑NH2、铁离子、钴离子与有机溶剂的摩尔比为1：2‑4：2‑4：2500‑4500。3.根据权利要求2所述的一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1中铁离子选自二价铁盐、三价铁盐中一种或两种；其中，二价铁盐为氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、醋酸亚铁中任意一种或几种；三价铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、醋酸铁中任意一种或几种；钴离子选自氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴中任意一种或几种；有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、乙二醇中任意一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1中反应时间为4‑12h。5.根据权利要求1所述的一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2中煅烧温度为500‑1000℃，升温速率为1‑10℃/min，煅烧时间为1‑12h。6.如权利要求1所述的一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤3中氢氟酸的浓度为6‑12mol/L；碳化的负载铁钴的UIO‑66‑NH2与氢氟酸溶液的质量体积比为0.5‑1.5：1000。7.如权利要求1所述的一种高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤3中的反应温度为25‑80℃，反应时间为2‑12h。8.如权利要求1‑7任一项所述的方法制备得到的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂在降解有机污染物中的应用。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，处理步骤如下：将氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂与含有机污染物的溶液混合后，加入过硫酸盐进行反应，降解溶液中的有机污染物；催化剂、过硫酸盐、有机物污染物的质量浓度比为2‑4：2.5‑10：1。10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾复合盐中的任意一种或几种。2CN113198511A说明书1/5页高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及环境新材料领域，特别涉及高效活化过硫酸盐的氮掺杂碳载Fe‑Co双金属单原子催化剂及其制备方法。背景技术[0002]随着大量化工产品在人们生产生活中的广泛使用，诸多难降解毒害有机物进入水环境中，对水生态安全以及人类健康造成了严重威胁。此类