本發(fā)明涉及催化劑合成，具體涉及一種cofe@nbc復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、基于硫酸根自由基的高級氧化工藝（sr-aops）被認為是降解有機污染物的有效方法。過一硫酸鹽(pms，?hso5-)可通過能量（熱、光輻射和超聲波）、化學(xué)物質(zhì)（酸、堿、酚等）和碳材料（碳納米管、碳纖維和石墨烯）活化。

2、生物炭（bc,biochar)?是一種在有限的氧氣環(huán)境下經(jīng)過生物質(zhì)炭化而成的綠色材料，具有較大的比表面積和豐富的官能團且易得。但原始生物炭的催化性能較差無法滿足復(fù)雜的水污染處理的要求。雜原子摻雜（n、s、p等）可以調(diào)節(jié)碳材料的電子態(tài)和活性位點，提高催化活性。n原子相較于c原子具有更高的電負性，電子會從c原子流線n原子，利于對pms的吸附。同時，也能促進活性物種的產(chǎn)生和污染物的降解，但催化效果不及過渡金屬催化劑。

3、過渡金屬因其可變的價態(tài)表現(xiàn)出較好的催化性能。隨著過渡金屬活化研究的深入，且過渡金屬性質(zhì)較為相似，人們越來越傾向于雙金屬活化（fe/co、co/mn、co/cu等），使其具有更多位點活化及位點，進而更高效的活化pms。然而，在實際應(yīng)用中必須要避免金屬離子浸出帶來的二次污染。因此，研究人員致力開發(fā)復(fù)合催化劑。非均相過渡金屬基摻氮碳質(zhì)材料受到了廣泛的關(guān)注，因為摻氮炭基質(zhì)可以有效地防止納米顆粒的聚集更有利于阻止金屬離子的浸出。同時利用金屬與非金屬元素之間的協(xié)同作用對碳基材料的共改性可以顯著提高碳基催化劑對pms的活化性能。

4、由于對雙酚a使用的嚴格監(jiān)管，雙酚s（bps4,40-sulfonyldiphenol）被作為其的安全替代，廣泛應(yīng)用于制造聚碳酸脂、熱敏記錄材料（顯色劑）和表面活性劑等，同時，還被作為添加劑用于生產(chǎn)農(nóng)藥皮革鞣制劑和樹脂阻燃劑等。bps對人類的內(nèi)分泌系統(tǒng)有一定的干擾作用，具有較強的熱穩(wěn)定性及光穩(wěn)定性，具有持久性，對人類及生物有著嚴重的危害。bps在水環(huán)境中經(jīng)常被檢測到，且在人體尿液、母乳血清中也可檢測出。而常用的吸附法、生物處理法不能有效地去除雙酚s。

5、為此，本發(fā)明提出了一種cofe@nbc復(fù)合催化劑及其制備方法和在活化過一硫酸鹽降解雙酚s（bps）中的應(yīng)用具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種cofe@nbc復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明制備的cofe@nbc復(fù)合催化劑具有較高的比表面積、豐富的孔結(jié)構(gòu)和大量的活性位點，有利于pms的活化和對污染物的降解。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提出了一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，包括如下步驟：

4、1）首先對采集的小麥秸稈進行前處理，前處理結(jié)束后得到小麥秸稈生物質(zhì)粉末備用；

5、2）取步驟1）得到小麥秸稈生物質(zhì)粉末和co(no3)2·6h2o及?fe(no3)3·9h2o溶于水中，再加入異丙醇和的氨水?dāng)嚢杈鶆?，然后將溶液轉(zhuǎn)移至高壓釜中，進行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)結(jié)束后得到cofe@nbc前驅(qū)體；

6、3）將步驟2）得到的cofe@nbc前驅(qū)體置于n2氛圍的管式爐中進行煅燒，煅燒結(jié)束后，冷卻至室溫后取出物料進行研磨，即得到cofe@nbc復(fù)合催化劑。

7、進一步地，步驟1）對采集的小麥秸稈進行前處理的具體過程如下：

8、將收集的小麥秸稈用水反復(fù)洗滌去除表面的枯葉塵土，然后將其置于105℃的干燥箱中殺青30?min，再轉(zhuǎn)移至60~80℃條件下烘干，最后使用植物粉碎機將烘干后的小麥秸稈粉碎，即可完成對小麥秸稈生物質(zhì)的前處理。

9、進一步地，步驟2）小麥秸稈生物質(zhì)粉末和co(no3)2·6h2o及?fe(no3)3·9h2o的質(zhì)量比為1：0.29-0.87：0.81-1.62；混合溶液中氨水的質(zhì)量分數(shù)為44.69~51.86%。

10、進一步地，步驟2）異丙醇和氨水的體積比為1:0.71-2.86。

11、進一步地，步驟2）中水熱反應(yīng)溫度為175-185℃，反應(yīng)時間為12-13h。

12、進一步地，步驟3）中煅燒溫度為780-820℃，煅燒時間為3-4h。

13、本發(fā)明提出了一種利用所述方法制備得到的cofe@nbc復(fù)合催化劑。

14、本發(fā)明還提出了一種所述的cofe@nbc復(fù)合催化劑在活化過一硫酸鹽降解雙酚s中的應(yīng)用。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果如下:

16、1）本發(fā)明催化劑是在nbc上負載雙金屬co、fe，使得cofe@nbc復(fù)合催化劑具有高的比表面積和大量的活性位點，有利于pms的活化和對污染物的降解；將本發(fā)明制備的cofe@nbc復(fù)合催化劑應(yīng)用于活化過一硫酸鹽（pms）降解雙酚s，在達到吸附平衡后，經(jīng)過和pms反應(yīng)60min后，溶液中雙酚s的去除率大于99.99%；

17、2）本發(fā)明摻n生物炭（nbc)表現(xiàn)出多孔結(jié)構(gòu)具有高比表面積，能為雙金屬co、fe的負載提供大量的位點，減少活性位點的聚集，使co和fe物質(zhì)在其表面分布更均勻；同時，nbc含有豐富的n原子，其中石墨n和吡啶n能夠破壞sp2碳層的惰性或改變其價帶增加催化活性；nbc還能阻止金屬離子的浸出；此外摻n生物炭具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而使得催化劑具有長期的催化活性；本發(fā)明制備的cofe@nbc復(fù)合催化劑原料成本低廉、制備工藝簡單，具有很強的實用性；

18、3）本發(fā)明制備的cofe@nbc復(fù)合催化劑具有一定的磁性，便于回收，且具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)利用性，經(jīng)過多次催化活化pms實驗后仍有較高的催化活性；

19、4）本發(fā)明制備的催化劑解決了均相活化劑難回收造成的二次污染，同時以生物炭作為碳基材料，能達到資源化利用的目的，且對污染物降解效率高。

技術(shù)特征：

1.一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于步驟1）對采集的小麥秸稈進行前處理的具體過程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于步驟2）小麥秸稈生物質(zhì)粉末和co(no3)2·6h2o及?fe(no3)3·9h2o的質(zhì)量比為1:0.29-0.87:0.81-1.62；混合溶液中氨水的質(zhì)量分數(shù)為44.69~51.86%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于步驟2）異丙醇和氨水的體積比為1:0.71-2.86。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于步驟2）中水熱反應(yīng)溫度為175-185℃，反應(yīng)時間為12-13h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cofe@nbc復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于步驟3）中煅燒溫度為780-820℃，煅燒時間為3-4h。

7.一種利用權(quán)利要求1所述方法制備得到的cofe@nbc復(fù)合催化劑。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的cofe@nbc復(fù)合催化劑在活化過一硫酸鹽降解雙酚s中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種CoFe@NBC復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用，首先對采集的小麥秸稈進行前處理，前處理結(jié)束后得到小麥秸稈生物質(zhì)粉末備，取小麥秸稈生物質(zhì)粉末和Co(NO3)2·6H2O及Fe(NO3)3·9H2O溶于水中，再加入異丙醇和的氨水?dāng)嚢杈鶆?，然后將溶液轉(zhuǎn)移至高壓釜中，進行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)結(jié)束后得到CoFe@NBC前驅(qū)體；將CoFe@NBC前驅(qū)體置于N2氛圍的管式爐中進行煅燒，煅燒結(jié)束后，冷卻至室溫后取出物料進行研磨，即得到CoFe@NBC復(fù)合催化劑，本發(fā)明制備的CoFe@NBC復(fù)合催化劑具有較高的比表面積、豐富的孔結(jié)構(gòu)和大量的活性位點，有利于PMS的活化和對污染物的降解。

技術(shù)研發(fā)人員：姜理英,劉雄芳,蔣榮榮,楊蒙婕,方寶琳
受保護的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2