[發明專利]鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物的制備及其產品和應用

有效

• 申請號: 201711384800.8
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108083347B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 何丹農;趙昆峰;代衛國;童琴;鄧潔;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;B01J20/06;B01J23/889;B01J35/02;C02F1/28;C02F1/78;C02F101/34
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明公開一種鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物的制備及其產品和應用，以高錳酸鉀為錳源，硝酸鈷為鈷源，二價鈷離子為結構導向劑，水熱條件下誘導合成花狀鈷錳氧化物。該方法制備的花狀鈷錳氧化物富含氧空位，有利于引發臭氧催化過程中強氧化羥基自由基的產生。花狀鈷錳氧化物的多級孔結構，有利于吸附水中有機污染物，并將其在表面催化降解，進一步提高催化劑的臭氧催化活性。該催化劑在草酸模擬廢水臭氧催化過程中，具有很好的催化氧化活性。本發明催化劑工藝簡單，催化性能優異，具有極好的應用前景。

技術領域

本發明涉及納米材料的制備領域，具體的涉及一種鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物的制備及其產品和應用。

背景技術

目前氧化技術如光催化、臭氧氧化、芬頓反應、濕式催化氧化等，是一種有效降解廢水中難降解有機污染物的技術手段。其中，臭氧氧化技術具有氧化能力強、反應速度快，無二次污染、清潔環保，可現場制造臭氧、無需儲運等特點，在水處理方面應用非常廣泛。

多相臭氧氧化過程中，臭氧在催化劑存在的情況下，產生大量強氧化性羥基自由基，能夠將廢水中的有機物直接氧化，達到降解的目的。與臭氧直接氧化相比，基于羥基自由基的多相臭氧氧化反應速度更快，且不具選擇性，能夠高效降解大部分難降解有機污染物。

常用的臭氧氧化催化劑有金屬氧化物，如MnOx、FeOx、TiO₂、CoOx等，和擔載型金屬氧化物，常用Al₂O₃、沸石、活性炭等作為載體。因此，提高臭氧催化效率的根本在于提高金屬氧化物的臭氧活化能力。MnOx具有較高的臭氧催化性能，同時錳的可變價態最多，適當的調變MnOx微觀結構，有望實現其多相臭氧催化性能的顯著提高。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明目的在于提供一種鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物的制備方法，其特征在于：以高錳酸鉀為錳源，硝酸鈷為鈷源，二價鈷離子為結構導向劑，水熱條件下誘導合成花狀鈷錳氧化物；其中，

所述高錳酸鉀與硝酸鈷的質量比為1:1–1:1.5；

所述高錳酸鉀，其溶液濃度為30–60g/L；

所述硝酸鈷，其溶液濃度為40–90g/L；

所述水熱條件為，100-150℃水熱反應18-30小時，制得鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物。

具體包括如下步驟：

（1）按上述比例稱取高錳酸鉀和硝酸鈷，分別溶于35mL去離子水中，得到充分混合溶液；

（2）將上述溶液充分混合，轉移至聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，100-150℃水熱反應18-30小時。所得沉淀抽濾、洗滌、50-100℃干燥，得鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物（K_σCo_(1+δ)Mn_(2-δ)O_x，0＜σ≤0.2，0＜δ≤0.2）。

本發明提供一種鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物，根據上述所述方法制備得到。

本發明提供一種鈷離子誘導花狀鈷錳氧化物作為催化劑應用于草酸模擬廢水臭氧催化反應。

其中，模擬草酸廢水初始TOC為130 mg/L，加入適量花狀鈷錳氧化物，分散均勻后通臭氧，臭氧發生器產生的臭氧量為300 mL/min。