一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂及其制备方法与应用。本发明专利技术的Fe/N‑C催化剂是以多孔Fe3O4纳米微球为牺牲模板，通过原位复制和转换策略所制成的具有大介孔球形颗粒，得到的催化剂颗粒具有高比表面积和孔体积。本发明专利技术所述的Fe/N共掺杂介孔碳球应用于处理含有苯酚、抗生素、染料类等的废水。本发明专利技术所述的Fe/N‑C催化剂在酸性，中性和碱性pH条件下仍保持着较高的催化活性，具有较宽的pH应用范围，稳定性强，强酸强碱不易破坏催化剂本身结构；本发明专利技术所述的Fe/N‑C催化剂具有大量介孔和高比表面积的Fe/N‑C结构可充分暴露活性位点，有利于基质的吸附和传输，从而促进PMS的活化，提高污染物氧化降解效率。

A Fe/N Co-doped Mesoporous Carbon Sphere Catalyst and Its Preparation and Application

The invention discloses an Fe/N co-doped mesoporous carbon sphere catalyst, a preparation method and application thereof. The Fe/N_C catalyst of the invention is a large mesoporous spherical particle made by in-situ replication and conversion strategy with porous Fe3O4 nanospheres as sacrificial template, and the obtained catalyst particle has high specific surface area and pore volume. The Fe/N co-doped mesoporous carbon sphere is applied to treat wastewater containing phenol, antibiotics, dyes, etc. The Fe/N_C catalyst of the invention still maintains high catalytic activity under acidic, neutral and alkaline pH conditions, has wide application range of pH, strong stability, strong acid and strong alkali, and is not easy to destroy the structure of the catalyst itself; The Fe/N_C catalyst of the invention has a large number of mesoporous and high specific surface area of Fe/N_C structure, which can fully expose the active sites, and is beneficial to the adsorption and adsorption of the matrix. Transport promotes the activation of PMS and improves the degradation efficiency of pollutants.

【技术实现步骤摘要】
一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂及其制备方法与应用(一)
本专利技术属于废水处理和环境催化
，具体涉及一种Fe/N共掺杂大孔径介孔碳球催化剂及其制备方法与应用。(二)
技术介绍
基于硫酸根自由基(SO4●-)的高级氧化技术(SR-AOPs)作为一种新型水处理技术能够克服传统工艺难以有效处理难降解有机物的难题，因而被广泛研究。过一硫酸氢盐(PMS)的活化是产生SO4●-的主要方式，研究表明，钴基金属氧化物纳米颗粒非均相催化分解PMS产生SO4●-具有很高的效率，但处理过程中高毒性钴离子的流失容易危害水生生物的安全。铁基材料来源丰富、安全低毒、成本低廉，被视为钴基催化剂的理想替代选择。但铁基材料催化分解PMS的活性较低，且只能在低pH范围才表现出一定活性，而其在酸性环境中的稳定性又得不到保证，因此极大地限制了其在SR-AOPs技术中的使用。碳纳米材料，尤其是杂原子掺杂型碳纳米材料，在SR-AOPs水处理领域受到普遍关注，这是因为：1)杂原子如N、S、P等掺杂的碳可以作为无金属(Metal-free)催化剂单独激活PMS氧化降解有机污染物；2)石墨碳基质可吸附富集有机污染物到催化活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂，其特征在于：所述的催化剂按以下方法进行制备：(1)将FeCl3·6H2O和CH3COONa溶解在乙二醇中，搅拌均匀得到混合液，将所述的混合液中于195～205℃常压下进行水热反应19.5～20.5小时，将得到的混合液经后处理得到多孔Fe3O4微球；所述的FeCl3·6H2O和CH3COONa的质量比为1:2.5～3；(2)将步骤(1)所得制备的多孔Fe3O4微球超声分散于去离子水中得到浓度为4.3～4.5g/L的多孔Fe3O4微球分散液，然后向所述的分散液中加入浓度为0.18～0.20g/mL吡咯的无水乙醇吡咯溶液和质量浓度为18～19％的HCl水溶液进行...

【技术特征摘要】
1.一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂，其特征在于：所述的催化剂按以下方法进行制备：(1)将FeCl3·6H2O和CH3COONa溶解在乙二醇中，搅拌均匀得到混合液，将所述的混合液中于195～205℃常压下进行水热反应19.5～20.5小时，将得到的混合液经后处理得到多孔Fe3O4微球；所述的FeCl3·6H2O和CH3COONa的质量比为1:2.5～3；(2)将步骤(1)所得制备的多孔Fe3O4微球超声分散于去离子水中得到浓度为4.3～4.5g/L的多孔Fe3O4微球分散液，然后向所述的分散液中加入浓度为0.18～0.20g/mL吡咯的无水乙醇吡咯溶液和质量浓度为18～19％的HCl水溶液进行超声反应，反应完全后，将得到的反应产物经后处理得到Fe/PPy黑色颗粒物；所述的多孔Fe3O4微球分散液与所述的吡咯的无水乙醇吡咯溶液、HCl水溶液的体积比为4.5～5:1：1；(3)将步骤(2)所得Fe/PPy黑色颗粒物在氩气气氛下，在948～952℃下碳化55～65min后得到Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂。2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述乙二醇体积用量以所述的FeCl3·6H2O质量计为50～55mL/g。3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述的混合液的后处理方法为：将所述的混合液进行磁性分离、得到的固体产物用无水乙醇洗涤后真空干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾滔，孟佳琪，张海燕，何志桥，宋爽，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33