[發(fā)明專利]一種N摻雜介孔碳負(fù)載Co3

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011591479.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN112642460A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐新超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桐鄉(xiāng)市璟維信息科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J35/10;C02F1/461;C02F1/467;C02F101/38
• 代理公司: 嘉興倍創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33395
• 代理人: 周闖

本發(fā)明涉及電催化降解技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種N摻雜介孔碳負(fù)載Co₃O₄復(fù)合電催化降解材料，通過(guò)含氰基的聯(lián)咔唑衍生物，環(huán)加成反應(yīng)，聚合得到三嗪環(huán)基多孔有機(jī)聚合物，將其碳化，得到N摻雜的介孔碳材料，其多孔結(jié)構(gòu)使其具有非常高的比表面積，提供了更多的反應(yīng)位點(diǎn)，同時(shí)摻雜N原子，增強(qiáng)了其作為陰極電極的化學(xué)反應(yīng)活性與導(dǎo)電性，N原子改變了O₂在陰極碳電極上的化學(xué)吸附方式，有效的削弱了O?O鍵，有利于氧還原，復(fù)合電催化降解材料，具有納米級(jí)的介孔結(jié)構(gòu)，提供了大量能夠參與氧化還原反應(yīng)的活性空穴，提高了H₂O₂的產(chǎn)量，從而促進(jìn)了羥基自由基、過(guò)氧自由基等強(qiáng)氧化劑的生成，提高了復(fù)合材料的電催化氧化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電催化降解技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種N摻雜介孔碳負(fù)載Co₃O₄復(fù)合電催化降解材料及制法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，社會(huì)在高速發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境污染也愈發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重的破壞了地球的原有生態(tài)，使得環(huán)境愈發(fā)惡劣，有機(jī)廢水污染由于其來(lái)源與性質(zhì)都比較復(fù)雜，很難采用單一的治理方法完全除去，也給生態(tài)環(huán)境的治理帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此找到一種有效的處理有機(jī)廢水的方法一直是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題，而電催化高級(jí)氧化技術(shù)，可以有效的電催化氧化水中的有機(jī)污染物，是一種非常具有前景的污水處理技術(shù)。

電催化高級(jí)氧化技術(shù)，是一種通過(guò)電極直接或者間接的方式電催化氧化水中的有機(jī)污染物的技術(shù)，通過(guò)破壞有機(jī)污染物的共軛體系，將大分子有機(jī)污染物降解成環(huán)境友好的小分子或者二氧化碳與水，目前主流的陰極電極材料為石墨類碳材料，但是單一的碳材料對(duì)有機(jī)物的電催化氧化降解效果并不佳，Co₃O₄由于其八面體晶格結(jié)構(gòu)，更好的利于離子擴(kuò)散，在電催化過(guò)程中，可以發(fā)生快速的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)介孔碳陰極材料中加入Co₃O₄，可以極大的提高電催化氧化降解的效率與降解效果。

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種N摻雜介孔碳負(fù)載Co₃O₄復(fù)合電催化降解材料及制法，解決了單一石墨類碳材料陰極電極電催化氧化效果不佳的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種N摻雜介孔碳負(fù)載Co₃O₄復(fù)合電催化降解材料制備方法包括以下步驟：

(1)將3,3’,6,6’四氰基-N,N-’聯(lián)咔唑溶于三氯甲烷溶劑中，并將其逐滴加至三氯甲烷與三氟甲磺酸的混合液中，攪拌反應(yīng)，再加入氨水，攪拌反應(yīng)，抽濾洗滌，得到三嗪環(huán)基多孔有機(jī)聚合物；

(2)將三嗪環(huán)基多孔有機(jī)聚合物置于氣氛爐中進(jìn)行碳化過(guò)程，得到N摻雜介孔碳；

(3)將N摻雜介孔碳、月桂酸加入到去離子水溶液中，超聲分散，再加入Co(NO₃)₂攪拌反應(yīng)2-3h，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH至9-10，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)膽中，于反應(yīng)釜內(nèi)加熱反應(yīng)、過(guò)濾洗滌，真空干燥，再加入馬弗爐中，以2-5℃/min升溫速率，至280-320℃，保溫100-150min，再以5-10℃/min升溫速率，至420-460℃，保溫40-50min，在得到N摻雜介孔碳負(fù)載Co₃O₄復(fù)合電催化降解材料。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中氣氛爐包括底座，底座固定連接有控制臺(tái)，控制臺(tái)設(shè)置有控制按鈕，底座與爐管支撐架固定連接，爐管支撐架固定連接有爐管，爐管設(shè)置有密封法蘭，爐管固定連接有壓力表，爐管固定連接有進(jìn)氣閥與出氣口，爐管固定連接有進(jìn)料口與出料口，底座固定連接有滑軌，滑軌活動(dòng)連接有軌道滑輪，軌道滑輪設(shè)置有軌道卡軌器，軌道滑輪固定連接有氣氛爐爐體，氣氛爐爐體設(shè)置有數(shù)據(jù)顯示屏，氣氛爐爐體與加熱層固定連接，氣氛爐爐體固定連接有保溫層。