[發明專利]一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳的制備及應用

在審

• 申請號: 202210258884.5
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114618552A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王慧;江虹輝;王平;李美芳;龔加敏;王子琦;司維;楊燁文
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J23/745;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 湖南岑信知識產權代理事務所(普通合伙) 43275
• 代理人: 谷萍

1.一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳，其特征在于，其中主料按重量份計包括：三聚氰胺1-10份、尿素1-10份、無水乙醇10-100份、六水合氯化鐵0.1-3份、氯化鈉0.5-15份和泊洛沙姆1-10份。

2.根據權利要求1所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳，其特征在于：其中主料按重量份計包括：三聚氰胺1-3份、尿素2-5份、無水乙醇30-80份、氯化鐵0.1-1份、氯化鈉0.5-5份和泊洛沙姆6份。

3.根據權利要求1所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳，其特征在于：所述三聚氰胺、尿素和六水合氯化鐵均為分析純，純度為99％。

4.根據權利要求1所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳，其特征在于：所述無水乙醇為分析純，濃度為99.7％。

5.根據權利要求1所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳，其特征在于：所述氯化鈉為分析純，純度為99.8％。

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳的制備方法，其特征在于：具體操作步驟為：

步驟一：將三聚氰胺和尿素混合攪拌均勻后加入無水乙醇，將混合好的溶液超聲振蕩，隨后放入磁力攪拌器中攪拌，再用油浴將溶液蒸干，取出蒸干后的混合固體研磨至粉末，將粉末置于馬弗爐煅燒，得到缺陷態氮化碳材料；

步驟二：將步驟一中缺陷態氮化碳放入管式爐內在通氮氣保護條件下，煅燒，制備得3D缺陷態氮化碳材料；

步驟三：將FeCl₃·H₂O、NaCl和泊洛沙姆置于燒杯中，加入適量超純水和步驟二所得3D缺陷態氮化碳材料，油浴加熱至干燥，研磨至粉末后沖洗，去除混合物內的雜質，離心取出沉淀物，沉淀物加適量的超純水，放入光催化反應器中，以配備有400nm濾光片的氙燈作為可見光源還原材料，再次水洗、離心取出材料，然后在真空冷凍干燥機中干燥，制備得3D缺陷態單原子鐵催化劑氮化碳。

7.根據權利要求6所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，超聲振蕩時間為1h，磁力攪拌時間為1h，油浴溫度80℃，馬弗爐溫度設置為500℃恒溫2h后，升溫至520℃恒溫2h。

8.根據權利要求6所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳的制備方法，其特征在于：所述步驟二中，管式爐以5℃/min的升溫速率升至670℃恒溫3h。

9.根據權利要求6所述的一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳的制備方法，其特征在于：所述步驟三中，油浴溫度80℃，可見光還原材料時間為2h，真空冷凍干燥機溫度設置為-40至-60℃，壓力設置為5-20pa。

10.一種3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳的應用，其特征在于：將適量的3D缺陷態鐵單原子催化劑氮化碳加入待處理的廢水中，開光并加入過氧化氫攪拌，等待反應完全。