一种以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法及其应用，属于多孔碳材料的合成技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：将生物质和乙二胺四乙酸系列的盐置于玻璃研钵中研磨使其充分混合均匀得到物料A；将物料A转移至瓷舟中并放置于管式炉中，在惰性气体保护下由室温经过60min升温至300℃保持120min，再以5℃/min的升温速率升温至700℃保持120min，然后自然降温至室温得到物料B；再用高纯水将物料B洗涤2‑3次，然后于40‑60℃干燥12h得到孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂。本发明专利技术制得的氮掺杂碳催化剂相较于纯生物质合成的材料而言含有大量的微孔和孔径较小的介孔，将其作为阴极材料应用到电芬顿体系中能够高效降解有机污染物。

A Universal Method for Preparing N-doped Carbon Catalysts with Controllable Pore Size Using Single Pore Forming Agent and Its Application

The invention discloses a universal method for preparing nitrogen-doped carbon catalyst with controllable pore size by a single porogen and its application, which belongs to the technical field of synthesis of porous carbon materials. The main technical points of the invention are as follows: grinding biomass and salt of ethylenediaminetetraacetic acid series in a glass bowl to make them fully mixed and evenly obtain material A; transferring material A to a ceramic boat and placing it in a tubular furnace, under the protection of inert gas, keeping temperature from room temperature for 60 minutes to 300 degrees Celsius for 120 minutes, then heating up to 700 degrees Celsius for 120 minutes at a heating rate of 5 degrees Celsius/min, and then naturally keeping material A at 700 degrees Celsius. Material B was obtained by cooling to room temperature, then washed with high purity water for 2 to 3 times, and then dried at 40 to 60 ~C for 12 hours to obtain nitrogen-doped carbon catalyst with controllable pore size. Compared with the material synthesized from pure biomass, the nitrogen-doped carbon catalyst prepared by the invention contains a large number of microporous and small pore size mesoporous, and can be applied as cathode material to electrofenton system to degrade organic pollutants efficiently.

【技术实现步骤摘要】
一种以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法及其应用
本专利技术属于多孔碳材料的合成
，具体涉及一种用于水体有机污染物降解的以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法及其应用。
技术介绍
随着世界经济和现代工业的快速发展，环境和能源问题日益突出，很多难以降解的有机污染物直接排放到水体中，不仅造成了水体的污染，还会在生物体内富集，直接影响生态环境和人类健康。因此，预防和处理有机污染物是解决当前环境问题的首要任务。电芬顿技术作为一种高效且环境友好的高级电化学氧化技术，近年来发展迅猛。目前，碳基材料如活性碳纤维、石墨、炭海绵、石墨毡、网状玻璃体碳等，以其储量丰富、导电性好、成本低廉、化学稳定性好等优点，在电芬顿体系中受到了越来越多的关注。然而，该类催化剂往往只能部分降解有机污染物，无法实现对工业废水的彻底处理。因此探索更高效的碳基催化材料，对于拓宽电芬顿体系在工业废水处理中的实际应用显得尤为重要。在氧还原反应中，具有微/介孔的多孔结构的材料有利于反应的进行，其中，丰富的微孔可以提供大量的活性位点，丰富的介孔则有利于催化剂层内的快速的传质过程。通常，为了有效提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法，其特征在于具体过程为：步骤S1：将生物质和乙二胺四乙酸系列的盐研磨混合均匀得到物料A，其中生物质为蒲公英，乙二胺四乙酸系列的盐为乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸锰二钠盐、乙二胺四乙酸铜二钠盐、乙二胺四乙酸二钠镁盐、乙二胺四乙酸镁二钠盐、乙二胺四乙酸铁钠盐或乙二胺四乙酸二钠钴盐；步骤S2：将物料A转移至瓷舟中并置于管式炉中，在惰性气体氛围中先由室温经60min升温至300℃并保持120min，再以5℃/min的升温速率升温至700℃并保持120min，然后自然冷却至室温得到物料B；步骤S3：将物料B用高纯水洗涤后于40‑60℃干燥1...

【技术特征摘要】
1.一种以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法，其特征在于具体过程为：步骤S1：将生物质和乙二胺四乙酸系列的盐研磨混合均匀得到物料A，其中生物质为蒲公英，乙二胺四乙酸系列的盐为乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸锰二钠盐、乙二胺四乙酸铜二钠盐、乙二胺四乙酸二钠镁盐、乙二胺四乙酸镁二钠盐、乙二胺四乙酸铁钠盐或乙二胺四乙酸二钠钴盐；步骤S2：将物料A转移至瓷舟中并置于管式炉中，在惰性气体氛围中先由室温经60min升温至300℃并保持120min，再以5℃/min的升温速率升温至700℃并保持120min，然后自然冷却至室温得到物料B；步骤S3：将物料B用高纯水洗涤后于40-60℃干燥12h得到目标产物孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂，该氮掺杂碳催化剂的比表面积为676-892m2/g，且含有大量的微孔和介孔。2.根据权利要求1所述的以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法，其特征在于：步骤S1中所述生物质与乙二胺四乙酸系列的盐的投料质量比为1:0.5-4。3.根据权利要求1所述的以单一致孔剂制备孔尺寸可控的氮掺杂碳催化剂的普适性方法，其特征在于：步骤S1中所述生物质与乙二胺四乙酸系列的盐的投料质量比为1:2。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：高书燕，陈晨，田苗，贾献彬，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41