[發明專利]一種膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011100276.9
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112169798B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 劉潔;張斐斐;穆洪軍;李彥春;劉毅;李夢茹
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，其特征在于，所述的催化劑是通過制革邊角料廢棄物白皮粉中的膠原蛋白和金屬離子的絡合配位作用固定Co離子而制成；

所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）調平衡：將白皮粉加入到去離子水中攪拌，加入膨脹抑制劑再次攪拌，用酸溶液將pH值調2.5-3.0，靜置；

（2）膠原負載金屬鈷材料的制備：向步驟（1）水溶液中加入鈷鹽并攪拌反應；采用堿性溶液調整體系的pH值提升至3.0-4.0，再反應，然后過濾，洗滌，干燥，碾磨后即獲得膠原負載金屬鈷材料；

（3）膠原基炭材料負載金屬鈷催化劑的制備：把步驟（2）制備的膠原負載金屬鈷材料在氮氣氛圍下升溫燒制，緩慢降溫至室溫后，取出即獲得炭化膠原纖維負載的金屬鈷催化劑；

所述的步驟（3）升溫燒制的過程為：升溫到300℃燒制2小時，再逐漸升溫到600℃燒制2小時后，于800℃保溫1h。

2.根據權利要求1所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，其特征在于，所述的白皮粉為豬皮皮粉、羊皮皮粉、牛皮皮粉中的任意一種。

3.根據權利要求1或2所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，其特征在于，所述的白皮粉的粒徑在20目以下，灰分不超過0.5%，pH值在5.0～5.5。

4.根據權利要求1所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，其特征在于，所述的步驟（1）中，膨脹抑制劑為氯化鈉、硫酸鈉中的任意一種；所述的步驟（1）中，去離子水：白皮粉：膨脹抑制劑的質量比為100:4-5:5-8。

5.根據權利要求1所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，其特征在于，所述的步驟（1）中，酸為硫酸、鹽酸、甲酸、苯磺酸中的任意一種；酸溶液的質量分數在10%-5%的范圍內。

6.根據權利要求1所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，其特征在于，所述的步驟（2）中，鈷鹽為Co(NO₃)₂·6H₂O、CoSO₄·7H₂O、CoCl₂·6H₂O中的任意一種；鈷鹽用量為白皮粉重量的1-2.5倍；所述的堿性溶液為碳酸氫銨、小蘇打、乙酸鈉溶液中的任意一種；堿性溶液的質量分數為5%-10%。

7.權利要求1所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑在降解制革染料廢水上的應用。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：

S1制革染料溶液中加入過一硫酸鉀，搖勻溶解，再加入權利要求1所述的膠原基炭材料負載金屬鈷的催化劑，超聲輔助下，將混合溶液置于光化學反應儀中暗反應；使其達到吸附-脫附平衡；

S2再將氙燈安裝到光化學反應儀中，打開氙燈開關，拉開燈罩，使混合溶液在可見光照射下進行光催化降解；

所述的催化劑與制革染料溶液的質量體積比為1-0.5 mg：1 mL；過一硫酸鉀的加入量為0.05-0.15 g/mL。