[發明專利]一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑的合成方法與應用

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• 申請號: 202211465948.5
• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115845852A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 呂來;石宇豪;胡春
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;C02F1/72;B01J21/18;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑的合成方法與應用。一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑的合成方法，包括以下步驟：以乙酰丙酮鐵、硝酸鋅、2?甲基咪唑與硝酸鈷為原料溶解于醇類有機溶劑中發生聚合反應，離心過濾后取出固體產物，然后在厭氧條件下，高溫煅燒合成目標催化劑。此方法制備的活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑相較于傳統催化劑，能極大地降低水處理過程中的資源和能源消耗。通過活化水中的溶解氧，能在較寬的pH范圍和不同鹽分存在的室溫條件下有效地降解新興污染物，不僅降解速率快，而且穩定性高，反應后還可從溶液中回收循環利用，極大地降低成本。

技術領域

本發明涉及水處理領域，具體涉及一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑的合成方法與應用。

背景技術

環境保護是當今世界的熱點主題之一。當前內分泌干擾素、持久性藥物、農藥和合成染料等新興污染物(ECs)普遍存在于天然水體中。即使是微量存在于水體中的ECs也會隨著生物鏈的積累而產生生態毒理效應，對公眾用水安全構成嚴重威脅。然而，僅僅依靠自然界的自我凈化能力和城市污水處理廠采用的常規污水處理方式難以有效地降解這些新興污染物，成為當今世界面臨的巨大環境挑戰之一。

高級氧化技術(AOPs)因其過程中產生的各類活性氧物種能夠高效地攻擊降解各種有機物，而被認為是降解水中ECs的一種有前途的工藝，并且已經被用于含ECs污水的深度處理同時展現出一定程度的凈水效果。但是AOPs的高效率是以高能耗為代價，常用的高級氧化技術諸如光催化、芬頓1類芬頓反應、過硫酸鹽活化等方式在降解污染物的過程中常常需要大量投加氧化劑或施加外部能量(光、電、超聲波等)，這與實現碳達峰和碳中和的目標是相悖的。因此，亟需開發一種新的水處理技術，減少外加能量和藥劑，從而實現高效和低能耗的污水處理過程。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑的合成方法與應用。廢水中含有豐富的內能，如污染物和溶解氧(DO)，通過充分利用污水中的內能(污染物，DO等的能量)從而減少污水處理過程中的資源和能源消耗是一種有前景的方法。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

第一方面，本發明提供一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑的合成方法，包括以下步驟：

(1)以乙酰丙酮鐵、硝酸鋅、2-甲基咪唑與硝酸鈷為原料溶解在醇類有機溶劑中，發生聚合反應，然后離心過濾出固體產物，經過洗滌和干燥后，得到第一產物；

(2)將第一產物研磨成粉末后煅燒，然后再次研磨，酸洗，烘干，得到活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑。

優選地，所述步驟(1)中，乙酰丙酮鐵、硝酸鋅、2-甲基咪唑與硝酸鈷的摩爾比為(0.001-0.004):(0.01-0.04):(0.01-0.1):(0.001-0.008)。

更優選地，所述步驟(1)中，乙酰丙酮鐵、硝酸鋅、2-甲基咪唑與硝酸鈷的摩爾比為0.0025:0.01:0.08:0.002。

優選地，所述步驟(1)中，醇類有機溶劑包括甲醇、乙醇、異丙醇中的一種，醇類有機溶劑的用量為100-200mL，聚合反應的反應時間為30-60min。

優選地，所述步驟(1)中，洗滌是用去離子水和乙醇多次交替洗滌，洗滌次數為3-6次，干燥是在60-80℃的真空干燥箱內干燥。

優選地，所述步驟(2)中，煅燒是放入氮氣氛圍中的管式爐進行，煅燒溫度為700-1000℃，煅燒時間為1-3小時，升溫速率5-10℃1min。

優選地，所述步驟(2)中，酸洗是采用pH＝4-5的鹽酸溶液，酸洗時間為5-20分鐘。

本發明提供一種活化溶解氧的鈷鐵量子點碳納米線催化劑，由上述的方法制得。