[發明專利]一種“蛋黃-蛋殼”結構CoTiO3

有效

• 申請號: 202010660546.5
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111841542B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王森昊;高強;李海濤;王官帥
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J35/02;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

本發明提供一種“蛋黃–蛋殼”結構CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：將鈷源溶解在氨水溶液中，得到鈷源?氨水前驅體；將無定型二氧化鈦加入到鈷源?氨水前驅體中進行水熱反應，反應結束后，離心、洗滌、干燥，得到鈷?鈦前驅體；對得到的鈷?鈦前驅體進行煅燒，即可得到“蛋黃–蛋殼”結構CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料。本發明制得的CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料具有“蛋黃–蛋殼”結構，且表現出單分散、低密度、高滲透性、高結晶度等特點。本發明的制備方法具有工藝簡單、成本低廉、方便快捷的優點，且產量大，易于規模化生產。

技術領域

本發明涉及多相催化技術領域，尤其涉及一種“蛋黃-蛋殼”結構 CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料的制備方法及應用。

背景技術

近年來，基于硫酸根自由的高級氧化技術在有機廢水處理方面獲得廣泛的研究與開發，并表現出優異的效果和可觀的應用前景。硫酸根自由基(SO₄^-·) 具有半衰期長(30～40μs)、氧化還原電位高(2.5～3.1V)等優勢，可由過硫酸鹽受到催化劑活化而迅速產生。其中，鈷基催化劑/過硫酸鹽(PMS)體系已被公認為產生硫酸根自由基的首選。隨著研究的不斷開展，多種多元鈷基異相催化劑相繼被報道。另外，催化劑結構也是影響其性能的重要因素。“蛋黃-蛋殼”是一種具有多層內部結構的復雜空心結構，核與殼之間存在明顯的空間區域為催化反應提供場所。多孔的殼層結構顯著增強催化劑的材料的滲透性，方便殼體分子傳質，同時有效提高殼層內外以及核表面活性位點的利用率。目前， PMS活化領域僅有少數相關文獻報道。如何發展快捷的材料制備方法，構建具有多組分、“蛋黃-蛋殼”結構的納米復合催化劑材料具有重要的研究意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種“蛋黃-蛋殼”結構CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料的制備方法，還提供了該CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料活化過硫酸鹽催化降解有機污染物的應用。

本發明提供一種蛋黃-蛋殼”結構CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，按照一定比例將鈷源溶于氨水溶液中，得到鈷源-氨水前驅體；

S2，將無定型二氧化鈦加入到鈷源-氨水前驅體中進行水熱反應，反應結束后，離心、洗滌、干燥，得到鈷-鈦前驅體；

S3，將鈷-鈦前驅體置于馬弗爐內進行高溫煅燒，即可獲得“蛋黃-蛋殼”結構CoTiO₃@Co₃O₄納米復合材料。

進一步地，步驟S1中使用的鈷源為二價鈷鹽，可以為可溶性硝酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷、草酸鈷或者醋酸鈷；鈷源與氨水的物質的量比為1：(30～100)。

進一步地，使用的鈷源與無定型二氧化鈦的物質的量比為1：(0.25～1)，水熱反應的反應溫度為100～200℃，反應時間為3～24h。優選地，使用的鈷源與無定型二氧化鈦的物質的量比為1：0.5。

進一步地，步驟S2中，離心過程中離心機的轉速為3000～8000rpm，離心時間為3min，干燥溫度為60℃，干燥時間為12h。

進一步地，步驟S3中，煅燒的溫度為600～1000℃，煅燒的時間為2h。