[發(fā)明專利]高效活化過硫酸鹽的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011134982.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN112169822B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉福強(qiáng);范鐘偉;朱長青;徐曉明;李愛民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F103/34
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 朱欣欣

1.一種活化過硫酸鹽的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將ZIF-8溶液與2-甲基咪唑溶液混合后，加入鈷鹽溶液進(jìn)行攪拌，得到ZIF-8@ZIF-67；

步驟2，將ZIF-8@ZIF-67在惰性氣體中煅燒，得到碳化后的ZIF-8@ZIF-67；

步驟3，將碳化后的ZIF-8@ZIF-67分散于酸性溶液中攪拌反應(yīng)，將得到的產(chǎn)物用水洗至中性，制得氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑；

步驟1的混合溶液中鈷鹽、ZIF-8、2-甲基咪唑與所用的溶劑的摩爾比為1：0.05-0.15：3-6：200-500；

步驟1中，加入鈷鹽溶液后反應(yīng)6-24 h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化過硫酸鹽的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于：步驟1中ZIF-8溶液、2-甲基咪唑溶液和鈷鹽溶液，這三種溶液所用的溶劑為極性溶劑；極性溶劑為水或含醇羥基的溶劑；鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷、硫酸鈷、醋酸鈷中的任意一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化過硫酸鹽的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于：步驟2中煅燒溫度為650-1000℃，煅燒時(shí)間為1-12 h，升溫速率為1-10℃/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化過硫酸鹽的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于：步驟3中酸為鹽酸、硝酸、硫酸中任意一種或幾種；酸性溶液中H⁺離子的濃度為2-8mol/L；碳化后的ZIF-8@ZIF-67與酸性溶液的質(zhì)量體積比為0.5-1.5g：1000mL。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化過硫酸鹽的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于：步驟3中的反應(yīng)溫度為25-90℃，反應(yīng)時(shí)間為2-12 h。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法制備得到的氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑在降解有機(jī)污染物中的應(yīng)用。

7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，處理步驟如下：將氮摻雜中空碳多面體@碳納米管基單原子鈷催化劑與含有機(jī)污染物的溶液混合后，加入過硫酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，降解溶液中的有機(jī)污染物；催化劑、過硫酸鹽、有機(jī)污染物的質(zhì)量濃度比為2-5：2.5-10：1。

8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所述過硫酸鹽為過一硫酸鹽、過二硫酸鹽中一種或兩種；所述過一硫酸鹽為KHSO₅、NaHSO₅中一種或兩種；所述過二硫酸鹽為K₂S₂O₈、Na₂S₂O₈中一種或兩種。