The invention belongs to the field of water treatment, in particular to a core-shell type magnetic nitrogen-doped carbon sphere persulfate catalyst loaded with cobalt oxide and its preparation method. The core-shell type magnetic nitrogen-doped carbon sphere catalyst loaded with cobalt oxide can be obtained by high temperature calcination after the magnetic nitrogen-containing conductive polymer adsorbed cobalt salt is coated on the surface of nano-sized ferrous oxide by surface polymerization reaction. Nitrogen-doped Carbon Spheres Prepared by the invention can inhibit the agglomeration of cobalt oxide nanoparticles on the surface through interfacial dispersion, have abundant non-metallic catalytic sites, can enhance the enrichment of organic pollutants and surface electron transfer, and couple the excellent metal catalytic activity of cobalt oxide, can activate persulfate efficiently and rapidly degrade organic pollutants in water; and are heterogeneous with existing ones. Compared with the phase catalyst, the catalyst prepared by the invention has the advantages of high catalytic activity, large free radical yield, simple recovery by using the applied magnetic field, and can significantly reduce the degradation time and the amount of catalyst and oxidant.
【技术实现步骤摘要】
一种负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂及其制备方法
本专利技术属于水处理领域,特别涉及一种负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂及其制备方法。
技术介绍
水中难降解有机物会严重冲击水生态系统,并通过食物链危害人类健康。基于硫酸根自由基的高级氧化技术可有效降解水中有机物。相对于羟基自由基,硫酸根自由基氧化还原电位更高、pH适用范围更广、半衰期更长。通过钴氧化物等金属催化剂或杂原子掺杂碳质等非金属催化剂活化过硫酸盐是产生硫酸根自由基的常规方式。从化学平衡角度分析,可通过增加催化剂表面活性位点密度、加快电子传递速率和增强对目标污染物的富集能力三方面来提升非均相催化剂催化活性。中国专利号为201610451055.3,申请公开日为2016年6月20日的专利申请文件公开了一种利用金属有机框架高效催化活化过硫酸盐或过硫酸氢盐处理有机废水的方法;中国专利号为201510487197.0,申请公开日为2015年8月10日的专利申请文件公开了一种锰钴复合氧化物活化过硫酸盐降解有机废水的方法。上述两种过硫酸盐催化剂均未同时满足以上三个要求,因此催化效果不佳,有待进一步提升。
技术实现思路
针对现有基于硫酸根自由基的高级氧化技术,普通非均相催化剂因难以同时满足表面活性位点密度高、对目标有机物富集能力强、电子传输性能好三方面要求而导致催化效率低,纳米催化剂在水中易团聚且使用后难以回收,本专利技术提供一种负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂及其制备方法。为解决上述问题,本专利技术的技术方案如下:一种负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂的制 ...
【技术保护点】
1.一种负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a.核壳型磁性含氮导电高分子制备:将四氧化三铁纳米颗粒分散在表面活性剂水溶液中,加入含氮导电高分子单体,滴加氧化剂溶液引发表面聚合反应,制得核壳型磁性含氮导电高分子;b.吸附钴盐的磁性含氮导电高分子制备:将步骤a中所得核壳型磁性含氮导电高分子分散在钴盐溶液中,吸附平衡后蒸干溶剂,即得吸附钴盐的磁性含氮导电高分子;c.负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球催化剂制备:将步骤b中所得吸附钴盐的磁性含氮导电高分子置入管式炉,在惰性气体保护下高温煅烧,制得负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a.核壳型磁性含氮导电高分子制备:将四氧化三铁纳米颗粒分散在表面活性剂水溶液中,加入含氮导电高分子单体,滴加氧化剂溶液引发表面聚合反应,制得核壳型磁性含氮导电高分子;b.吸附钴盐的磁性含氮导电高分子制备:将步骤a中所得核壳型磁性含氮导电高分子分散在钴盐溶液中,吸附平衡后蒸干溶剂,即得吸附钴盐的磁性含氮导电高分子;c.负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球催化剂制备:将步骤b中所得吸附钴盐的磁性含氮导电高分子置入管式炉,在惰性气体保护下高温煅烧,制得负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球催化剂。2.如权利要求1所述的负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤a中的四氧化三铁纳米颗粒直径为50~200nm,投加量为5~20g/L。3.如权利要求1所述的负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤a中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种,表面活性剂水溶液浓度为20~40g/L。4.如权利要求1所述的负载钴氧化物的核壳型磁性氮掺杂碳球过硫酸盐催化剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤a中的含氮导电高分子单体为苯胺、吡咯中的一种,含氮导电...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘福强,朱长青,吴海德,袁冉冉,李爱民,
申请(专利权)人:南京大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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