CN114534759B 单原子钴负载管状氮化碳催化剂及其制备方法和应用 （湖南大学）

单原子钴负载管状氮化碳催化剂及其制备本发明公开了一种单原子钴负载管状氮化碳催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包驱体；将超分子前驱体与乙酸钴的乙醇溶液混合，制成负载乙酸钴的超分子前驱体并进行煅明方法制得的原子钴负载管状氮化碳催化剂具2S4、将步骤S3中制得的负载乙酸钴的超分子前驱步骤S4中，所述煅烧在马弗炉中进行；所述煅烧过程中的5.一种单原子钴负载管状氮化碳催化剂，化碳催化剂中单原子钴的质量百分含量为0.5110.49％。7.一种如权利要求5或6所述的单原子钴负载管状氮化碳催化剂在处理有机污染物废34的的理想性载体之一，其独特的结构可以被认为是一种延申的配体并与金属单原子配位，5量体积比为5g∶80mL～400mL；所述搅拌在温度为60℃~80℃下进行；所述搅拌的时间为水热反应的温度为160℃~180℃；所述水热反[0017]作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种单原子钴负载管剂中单原子钴的质量百分含量为0.5110.49％。废水的质量体积比为5mg～15mg∶50mL；所述过硫酸盐溶液与有机污染物废水的体积比为6[0024](1)针对现有钴单原子负载氮化碳催化剂的制备方法中存在的备流程较复杂、成入到超分子前驱体中，即通过控制乙酸钴的用量可实现催化剂中单原子钴含量的有效控[0025](2)本发明单原子钴负载管状氮化碳催化剂的制备方法中，以乙醇为溶剂制备得原因就是由尿素分子容易溶解到水中，因而难以制备得到单原子钴负载管状氮化碳催化7[0027](4)本发明还提供了一种单原子钴负载管状氮化碳催化剂在处理抗生素废水中的[0029]图1为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co-和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co[0031]图3为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-2)和对2在1um和5nm范围内的TEM图，(c)和(d)为Co-N3O1-2在2nm范围内的HAADF-STE[0032]图4为本发明实施例1中制得单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-2)的同步[0033]图5为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co-和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co8[0034]图6为本发明实施例2中单原子[0035]图7为本发明实施例2中不同单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co--N3O1-3)活化过硫酸盐降解环丙沙星溶液时降级速率常数与钴负载量关系曲线[0036]图8为本发明实施例2中不同单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1)添加量[0037]图9为本发明实施例2中单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-[0038]图10为本发明实施例3单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O[0045]本发明实施例中制备的单原子单原子钴负载管状氮化碳催化剂中掺杂有氧，其中单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-9三聚氰胺超分子前驱体放入坩埚里，置于马弗炉内，以2.3℃/分钟的升温速率加热[0051]取5g三聚氰胺放入坩埚里，置于马弗炉[0062]一种以四水合氯化钴为前驱体制备单原子钴负载管状氮化碳催[0064]图1为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co-和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co-N4)的XRD图。从图1中可以发现，证实制备的产物为石墨相氮化碳(g-C3N4)。相对于对比例2中的层状氮化碳(CN)和对比例3Co-N3O1-2。图3为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-2)和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co-N4)的SEM图，其中(a)为CN，(b)为比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co-N4)主要为纳米片结构，而对比例1中[0066]图3为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-2)和对2在1um和5nm范围内的TEM图，(c)和(d)为镜图像证实了所制备的单原子钴负载管状氮化碳和单原子钴负载层状氮化碳催化剂是多[0067]图4为本发明实施例1中制得单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-2)的同步辐射图谱。从图4的XANES图谱(左图)中可以看出，Co-N3O1-2吸收边在CoO附近，说明Co-N3O1-2样品中钴价态在+2附近。从图4的EXAFS图谱(右图)中可以看出，CoPc的主峰约为[0068]图5为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co-和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co-N4)的BET图。从图5中可以看出，对比例2中制得的层状氮化碳(CN)和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co-N4)的比表面积依次为9.975m2/g和12.85m2/g，而对比例1中制得的管状氮化碳(TCN)、层状氮化碳催化剂(Co-N4)，本发明方法制备的单原子钴负载管状氮化碳催化剂具有更大[0069]表1为本发明实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co-和对比例3中制得的单原子钴负载层状氮化碳催化剂(Co-N4)的比表面积，及ICP测试的钴氮化碳催化剂(Co-N3O1-2、Co-N3O1-3)中钴原子的负载量超过3更有利于/40.986/0.41%67.640.51%73.793.08%83.1010.49%[0074]称取实施例1中制得的单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co-N3O1-2、氮化碳(Fe-C3N4)和单原子铜负载[0076]图6为本发明实施例2中单原子状氮化碳和管状氮化碳活化过硫酸盐对环丙沙星的降解效率为10.5％和16.5而Co-N4、[0077]图7为本发明实施例2中不同单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1、Co--N3O1-3)活化过硫酸盐降解环丙沙星溶液时降级速率常数与钴负载量关系曲线[0078]为了定量比较催化活性，表2中给出了不同催化剂降解环丙沙星的对应的催化反负载层状氮化碳催化剂(反应常数为0.051min-1)以及均相Co2+的反应速率常数(0.183min[0082]表3不同制备条件下制备的催化剂降解环丙沙星的降解效率和对应的催化反应速[0085]图8为本发明实施例2中不同单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1)添加量活化过硫酸盐降解环丙沙星溶液时对应的时间-降解效率图。图9为本发明实施例2中单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1)在不同PMS添加量下活化过硫酸盐降解环丙沙星溶的增加逐渐提高，这表明单原子钴负载管状氮化碳催化剂具有很好的过硫酸盐活化性能，状氮化碳催化剂活化过硫酸盐降解水体中的[0093]图10为本发明实施例3单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O钴负载管状氮化碳催化剂(Co-N3O1-1)活化过硫酸盐降解环丙沙星效率仅仅略微从99.7%下降到95.2结果表明单原子钴负载管状氮化碳催化剂(Co是一种有着广阔发展前景用于活化过硫酸盐钴分子引入