[發(fā)明專利]單原子催化劑作為廢水處理絮凝劑的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011336398.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112499741A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙超;黃紅鋒;吳宇波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)科華技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/52
• 分類號(hào): C02F1/52
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 盧波

本發(fā)明屬于單原子催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及單原子催化劑在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。單原子催化劑作為廢水處理絮凝劑的應(yīng)用，所述的單原子催化劑由載體和過渡金屬組成，所述載體為無機(jī)鈣基載體、無機(jī)硅基載體、無機(jī)鋁基載體和無機(jī)鈦基載體中的任一一種；所述過渡金屬選自第一過渡至第二過渡金屬中的一種或多種；所述過渡金屬以單原子的形式錨定在載體表面的缺陷位點(diǎn)。與傳統(tǒng)的水處理絮凝劑相比，單原子催化劑具有更為優(yōu)異的絮凝效果。單原子催化劑無需任何輔助條件，自身可以高效地絮凝水體中的懸浮物，產(chǎn)生體積較大的，質(zhì)量比水重的顆粒物，使其快速沉降至水底。從而達(dá)到去除懸浮物的目的，對(duì)環(huán)境無污染，對(duì)生物體無副作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單原子催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及單原子催化劑在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，單原子催化劑迅速發(fā)展為學(xué)領(lǐng)域最熱門的前沿領(lǐng)域，在科學(xué)領(lǐng)域掀起一股熱烈地研究熱潮。單原子催化劑顧名思義是指孤立的單個(gè)原子分散在載體上的催化劑，單原子催化劑因?yàn)槠渚哂袑⒔?00％的原子利用率、活性位點(diǎn)方便調(diào)節(jié)、容易與反應(yīng)物分離等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是溝通均相催化劑和非均相催化劑的橋梁。目前，單原子催化劑在一系列反應(yīng)，如水煤氣轉(zhuǎn)換、加氫、電解水、氧還原等反應(yīng)中表現(xiàn)出卓越的活性、選擇性和穩(wěn)定性，并且通過設(shè)計(jì)單原子催化劑可以有效降低金屬的負(fù)載量，提高原子利用率，節(jié)約成本。此外，單原子催化劑中的單原子結(jié)構(gòu)也為粒子物理關(guān)于原子模型的研究提供了平臺(tái)。

雖然單原子催化劑在能源、化工、物理等領(lǐng)域作為熱點(diǎn)進(jìn)行研究，發(fā)揮其高活性和高選擇性的催化作用，然而其在環(huán)保領(lǐng)域的研究卻未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供單原子催化劑在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，經(jīng)過對(duì)單原子催化劑對(duì)廢水的研究，發(fā)明人出人意料地發(fā)現(xiàn)，所述單原子催化劑對(duì)廢水絮凝具有非常優(yōu)秀的效果，這一點(diǎn)將會(huì)在下面的試驗(yàn)中清楚地展現(xiàn)出來。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

單原子催化劑作為廢水處理絮凝劑的應(yīng)用，所述的單原子催化劑由載體和過渡金屬組成，所述載體為無機(jī)鈣基載體、無機(jī)硅基載體、無機(jī)鋁基載體和無機(jī)鈦基載體中的任一一種；所述過渡金屬選自第一過渡至第二過渡金屬中的一種或多種；所述過渡金屬以單原子的形式錨定在載體表面的缺陷位點(diǎn)。

優(yōu)選的是，所述無機(jī)鈣基載體為碳酸鈣、硅酸鈣任一一種。

優(yōu)選的是，所述的無機(jī)硅基載體為硅藻土、高嶺土的任一一種，所述硅藻土化學(xué)成分以SiO₂為主，所述高嶺土的晶體化學(xué)式為2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O。

優(yōu)選的是，所述的無機(jī)鋁基載體為氧化鋁、高嶺土中的任一一種。

優(yōu)選的是，所述的無機(jī)鈦基載體為鈦白粉、納米二氧化鈦中的任一一種。

優(yōu)選的是，所述的過渡金屬選自Fe、Co、Ni、Cu、Mn和Zn中一種或多種，所述單原子催化劑中含有的過渡金屬和載體質(zhì)量比為1:20～1:200。

進(jìn)一步地，所述單原子催化劑的制備方法包括以下步驟：

1)將過渡金屬鹽溶液與載體進(jìn)行超聲、攪拌混合；

2)除去步驟1)所得產(chǎn)物的溶劑，研磨制得固體粉末；

3)將步驟2)所得的固體粉末進(jìn)行加熱處理、冷卻后研磨制得所需的單原子催化劑。

優(yōu)選的是，步驟1)所述金屬鹽溶液濃度為5～200g/L，所述金屬鹽為氯化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽中的任意一種，所述溶液的溶劑為水、水-有機(jī)混合溶劑中的任意一種，所述攪拌時(shí)間為12～48h。

優(yōu)選的是，步驟3)所述加熱處理是在3～13vt％氫氬混合氣氣氛中50～1000℃溫度加熱2～4h，所述研磨時(shí)間20min～40min。