[發明專利]負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910366879.4
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN109999830B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 陳正;劉雨雨;楊小芹;沈承金;陶慶;張平;張金勇;樊宇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J37/34;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/10;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑及其制備方法和應用，該催化劑以活性炭或礦物材料為基體，基體的表面負載有CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金納米顆粒，其中催化劑的質量含量為90～97wt％。負載于載體上的CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金納米顆粒分布均勻、負載量可控、催化性能優異，高熵合金顆粒與基體在納米尺度上形成原電池效應，使得催化降解偶氮染料的性能得到大幅度提升。

技術領域

本發明涉及一種負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑及其制備方法和應用，屬于含偶氮染料印染污水降解處理的領域。

背景技術

偶氮染料在工業領域上有著廣泛的應用，但由于其中的芳烴和雜環大分子化合物難以在自然條件下降解導致水體污染，如何持續高效、低成本地降解礦化偶氮染料雙鍵結構(-N＝N-和–N＝O-)仍然是一個巨大的挑戰。

近年來關于凈化污水的方法有很多，物理過程包括薄膜分離和活性炭吸附技術，利用細菌生物降解，零價鐵、光催化、臭氧以及Fenton反應等化學方法。在均相催化中，溶質物質作為唯一的催化劑具有很高的催化效率，但由于很難回收循環使用很容易造成二次污染。零價鐵作為一種活潑的還原劑，具有較低的電極電位，可以通過吸附、凝聚、共沉淀去除水中污染物，但存在生產成本高昂、穩定性差以及具有毒性等缺點。

載體是負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑的重要組成部分，好的催化劑既能減少金屬鹽前驅體的用量，降低催化劑成本，又能提高多主元金屬催化劑的活性比表面積和穩定性，延長催化劑使用壽命。同時，載體的性質對活性組分的狀態、催化活性及選擇性也產生重要影響。本專利采用催化劑為活性炭、磷酸鹽陶瓷以及硅藻土，以上三種載體均取得了較好的催化降解效果。

公開號為CN 107299362 A的中國專利公開了“一種活性炭負載鈷鎳合金材料的制備方法及其電化學應用”，該方法是將活性炭浸漬于鈷源與鎳源的前驅體溶液中并在氮氣下進行熱處理得到活性炭負載鈷鎳合金材料。但是該方法所制備的材料為雙金屬負載，存在局限性。

發明內容

本發明的目的是提供一種負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑及其制備方法和應用，負載于催化劑上的CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金納米顆粒分布密集、負載量可控、催化性能優異，高熵合金顆粒與活性炭或礦物材料負載基體在納米尺度上形成原電池效應，使得催化降解偶氮染料的性能得到大幅度提升。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑，以活性炭或礦物材料為基體，基體的表面負載有CoCrMnFeNi或CoCrAlFeNi高熵合金納米顆粒，其中，基體的質量含量為90～97wt％。

所述CoCrMnFeNi或CoCrAlFeNi高熵合金納米顆粒按照質量百分比，由以下元素組成：16.28～21.08wt％的Co、9.65～23.84wt％的Cr、17.64～26.39wt％的Mn或24.88～29.46的Al、17.99～23.49wt％的Fe，余量為Ni。

所述礦物材料為磷酸鹽陶瓷或硅藻土。具有發達的孔隙、熱力學穩定等性質。

所述CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金納米顆粒的形狀為球狀，其粒徑為34～338nm。

一種負載CoCr(Mn/Al)FeNi高熵合金的納米顆粒催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，首先取基體，用去離子水反復超聲波震蕩清洗，過濾后于45～55℃下烘干12～24h，得到備用基體；