[發明專利]可調控活性位點的Co-PCN催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110253342.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112958140B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李寧;李瑞;陳冠益;余洋;顏蓓蓓;宋英今
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/72;C02F101/30;C02F103/34;C02F101/38
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種可調控活性位點的Co?PCN催化劑及其制備方法和應用，該Co?PCN催化劑的制備方法，包括：將六水合硝酸鈷甲醇溶液與2?甲基咪唑甲醇溶液混合得到第一混合液，第一混合液反應后得到Co?ZIF?L；將多巴胺溶液與Co?ZIF?L分散液混合得到第二混合液，調節第二混合液的pH并反應，得到Co?ZIF?L@PDA復合材料；將Co?ZIF?L@PDA復合材料熱處理后得到Co?PCN催化劑。本發明通過合理調控制備過程參數，優化晶體結構和成分組成，調節催化劑中活性位點的生成，促進PMS氧化體系中活性物種的釋放，解決傳統PMS催化劑活性低的難題。

技術領域

本發明屬于多功能水處理凈化材料領域，具體涉及一種可調控活性位點的Co-PCN催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

抗生素使用廣泛，且用量較大，生產及使用環節已導致大量抗生素直接或間接進入環境，世界諸多地區自然水體中已檢測到抗生素的存在，對生態環境及人體健康已構成潛在危害。在眾多水體新型污染物去除技術中，過一硫酸鹽(PMS)氧化因其氧化能力強、水質適用范圍廣、藥劑運輸方便等優勢，已成為水污染治理領域的研究熱點。

催化劑中的活性位點影響體系中活性物種的形成，對水體抗生素的高效去除尤為重要。據報道，二價鉆離子(Co²⁺)、羥基(-OH)有利于生成硫酸根自由基(SO₄^-·)和羥基自由基(·OH)，較易發生自由基主導的反應；而羰基(C＝O)、石墨氮有利于單線態氧(¹O₂)的形成，較易發生非自由基主導的反應。通過調控催化劑中的活性位點，可實現過硫酸鹽氧化體系去除污染物更加高效、穩定。但目前尚缺乏PMS體系中催化劑活性位點的定向調控，限制了催化劑催化活性的提高，成為實際水處理應用的主要障礙。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的之一在于提出一種可調控活性位點的Co-PCN催化劑及其制備方法和應用，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供了一種可調控活性位點的Co-PCN催化劑的制備方法，包括：

(1)將六水合硝酸鈷甲醇溶液與2-甲基咪唑甲醇溶液混合得到第一混合液，第一混合液反應后得到Co-ZIF-L；

(2)將多巴胺溶液與Co-ZIF-L分散液混合得到第二混合液，調節第二混合液的pH并反應，得到Co-ZIF-L@PDA復合材料；

(3)將Co-ZIF-L@PDA復合材料熱處理后得到Co-PCN催化劑。

作為本發明的另一個方面，還提供了一種Co-PCN催化劑，采用如上所述的制備方法得到。

作為本發明的又一個方面，還提供了如上所述制備方法的得到的Co-PCN催化劑或如上所述的Co-PCN催化劑在催化領域的應用。

作為本發明的再一個方面，還提供了一種降解抗生素的降解方法，包括：

S1、將上述的Co-PCN催化劑加入待處理抗生素污染物溶液中得到污染物溶液一并攪拌；

S2、將PMS氧化劑加入步驟S1得到的污染物溶液二，攪拌后完成對抗生素污染物的降解。

基于上述技術方案可知，本發明的可調控活性位點的Co-PCN催化劑及其制備方法和應用相對于現有技術至少具有以下優勢之一或一部分：

1、本發明提供了一種高活性PMS體系催化劑的制備方法并強化PMS氧化降解抗生素污染物；通過合理調控制備過程參數(如多巴胺濃度、熱解溫度等)，優化晶體結構和成分組成，調節催化劑中活性位點的生成，促進PMS氧化體系中活性物種的釋放；