[發明專利]鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210223000.2
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114534726A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 曾滔;金職權;駱金簫;宋爽
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C02F1/461;C02F1/72;C25B1/30;C25B11/091;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟

1.一種鐵-氧-碳單原子催化劑，其特征在于所述鐵-氧-碳單原子催化劑按如下方法制備：

將鄰苯二甲酸與六水合硝酸鐵溶于體積比1：1-5的甲醇與丙酮的混合溶液中，加入介孔碳材,室溫下攪拌至溶劑完全揮發；所得產物在氬氣氛圍中以2-10℃/min的升溫速率在150-300℃保持0.5-2h后，再升溫至700-900℃煅燒0.5-3h,冷卻至室溫；所得產物在70-100℃的1-3M鹽酸中處理6-10h后，以去離子水洗滌至中性，得到鐵-氧-碳單原子催化劑；所述鄰苯二甲酸、六水合硝酸鐵與有序介孔碳的質量比為1：0.1-5：0.1-5。

2.如權利要求1所述的鐵-氧-碳單原子催化劑，其特征在于：所述甲醇與丙酮的混合溶液的體積為足夠溶解所述鄰苯二甲酸與六水合硝酸鐵的最小劑量。

3.如權利要求1所述的鐵-氧-碳單原子催化劑，其特征在于：所述介孔碳材為CMK-3。

4.如權利要求1所述的鐵-氧-碳單原子催化劑制備的單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極，其特征在于所述單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極按如下方法制備：

將所述鐵-氧-碳單原子催化劑加入乙醇和nafion試劑的混合溶液，分散均勻后，滴涂在經過預處理的活性炭纖維上，干燥，得到所述的單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極；所述乙醇和nafion試劑的混合溶液中，乙醇與nafion試劑體積比25-100：1；所述鐵-氧-碳單原子催化劑的質量以所述乙醇和nafion試劑的混合溶液的體積計為1-3mg/mL。

5.如權利要求4所述的單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極，其特征在于所述的經過預處理的活性炭纖維按如下方法制備：活性炭纖維依次在乙醇、丙酮、水中各超聲30min，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到所述的經過預處理的活性炭纖維。

6.如權利要求4所述的單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極在過濾電芬頓體系中制備過氧化氫的應用。

7.如權利要求6所述的應用，其特征在于所述應用為：以pH3.0、0.01-0.1mol/L的硫酸鈉水溶液為電解液，以所述單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極為陰極，以網狀鈦基鍍銥電極為陽極構建所述過濾電芬頓體系，制備過氧化氫；

所述陰極與陽極之間以絕緣網隔離，所述陰極與陽極外接直流電源，陰極施加電位為-0.1-1.0V；所述電解液在進入所述過濾電芬頓體系前與空氣充分接觸。

8.如權利要求4所述的單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極在過濾電芬頓體系中降解有機污染物的應用。

9.如權利要求8所述的應用，其特征在于所述的應用為：以pH3.0、含0.01-0.1mol/L硫酸鈉和5-20mg/L有機污染物的水溶液為電解液，以所述單原子鐵/氧摻雜碳基過濾式電芬頓陰極為陰極，以網狀鈦基鍍銥電極為陽極構建所述過濾電芬頓體系，降解有機污染物；

所述陰極與陽極之間以絕緣網隔離，所述陰極與陽極外接直流電源，陰極施加電位為-0.1-1.0V；所述電解液在進入所述過濾電芬頓體系前與空氣充分接觸。

10.如權利要求8所述的應用，其特征在于：所述的有機污染物為雙酚A、諾氟沙星、對硝基苯酚、卡馬西平中的一種。