[發明專利]一種基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110383983.1
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113083369B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 唐旺旺;胡童;湯琳;張景景;馮浩朋
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

1.一種基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑在處理抗生素廢水中的應用，其特征在于，所述應用包括以下步驟：將基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑與抗生素廢水混合，加入電解質，放入陽極和陰極進行電芬頓催化反應，完成對抗生素廢水的處理；所述基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑的添加量為每升抗生素廢水中添加基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑0.1g～0.4g；所述抗生素廢水中抗生素的初始濃度≤20mg L^-1；所述抗生素廢水的抗生素為四環素、環丙沙星、雙氯芬酸鈉中的至少一種；所述抗生素廢水的pH值為3～7；

所述基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鈷摻雜的鐵基金屬有機骨架材料進行碳化；所述鈷摻雜的鐵基金屬有機骨架材料中鐵與鈷的摩爾比為2.0；

S2、將步驟S1中經碳化后得到的產物與酸溶液混合，震蕩，去除產物表面的金屬氧化物，得到基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑；

所述基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑包括氮摻雜多孔碳材料，所述氮摻雜多孔碳材料內部封裝有鐵和鈷形成核殼結構；所述基于鐵基金屬有機骨架衍生的電芬頓催化劑中鐵和鈷的摩爾比為2.11；所述鐵的存在形態包括Fe⁰和Fe²⁺；所述鈷的存在形態包括Co⁰和Co²⁺；所述氮摻雜多孔碳材料為棒狀結構。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述電解質與抗生素廢水的比例為1.11g～1.42g∶200mL；所述電解質為Na₂SO₄、Na₂SO₄與NaHCO₃的混合物、Na₂SO₄與NaCl的混合物中的至少一種；所述Na₂SO₄與NaHCO₃的混合物中Na₂SO₄與NaHCO₃的質量比為1.16∶0.15；所述Na₂SO₄與NaCl的混合物中Na₂SO₄與NaCl的質量比為0.71∶0.41；所述電芬頓催化反應過程中控制反應體系的恒定電流為50mA～150mA；所述電芬頓催化反應的時間為60min～240min。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，步驟S1中，所述鈷摻雜的鐵基金屬有機骨架材料為Co摻雜的NH₂-MIL-88B(Fe)。

4.根據權利要求3所述的應用，其特征在于，所述Co摻雜的NH₂-MIL-88B(Fe)的制備方法包括以下步驟：

(1)將2-氨基對苯二甲酸溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，依次加入堿溶液、FeCl₃·6H₂O以及Co(NO₃)₂·6H₂O，攪拌至完全溶解，得到混合溶液；

(2)將步驟(1)中得到的混合溶液置于反應釜中升溫至100℃進行反應，過濾，洗滌，干燥，得到Co摻雜的NH₂-MIL-88B(Fe)。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，步驟(1)中，所述2-氨基對苯二甲酸、N，N-二甲基甲酰胺、堿溶液、FeCl₃·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O的比例為1.63g∶45mL∶3.6mL∶0.81g～1.82g∶0.66g～1.75g；所述堿溶液為NaOH溶液；所述堿溶液的濃度為2M；

步驟(2)中，所述反應的時間為18h；所述洗滌為采用N，N-二甲基甲酰胺和去離子水依次各沖洗三次；所述干燥在真空條件下進行；所述干燥的溫度為60℃；所述干燥的時間為12h。

6.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，步驟S1中，所述碳化過程中的升溫速率為5℃ min^-1；所述碳化的溫度為750℃；所述碳化的時間為2h；

步驟S2中，所述酸溶液為鹽酸溶液；所述酸溶液的濃度為1M；所述震蕩的時間為2h。