一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂及其应用制造技术

一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂及其应用，它涉及一种催化剂在水处理中的应用。本发明专利技术的目的是要解决现有制备方法的碳材料用于催化氧化处理受污染水体时存在的催化速率较慢，投量大和处理效果差的问题。方法：一、制备原位氮掺杂碳微球；二、原位氮掺杂碳微球的改性，得到金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂。一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂与氧化剂结合处理受污染水体。本发明专利技术制备的金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂具有速率快，降解有机污染物效果好的优点：对于阿特拉津的降解，催化过硫酸盐15min即可反应完全。本发明专利技术可获得金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂。

A Metal Composite in-situ Nitrogen Doped Carbon Microsphere Catalyst and Its Application

A metal composite in-situ nitrogen-doped carbon microsphere catalyst and its application relate to the application of a catalyst in water treatment. The aim of the present invention is to solve the problems of slow catalytic rate, large dosage and poor treatment effect when the carbon material prepared by the present method is used for catalytic oxidation treatment of polluted water body. METHODS: 1. Preparing in situ nitrogen-doped carbon microspheres; 2. Modification of in situ nitrogen-doped carbon microspheres to obtain metal composite in situ nitrogen-doped carbon microspheres catalyst. A metal composite in-situ nitrogen-doped carbon microsphere catalyst is combined with oxidant to treat polluted water. The metal composite in-situ nitrogen-doped carbon microsphere catalyst prepared by the invention has the advantages of fast speed and good degradation effect of organic pollutants: for atrazine degradation, the catalyst can react completely with persulfate for 15 minutes. The invention can obtain a metal composite in-situ nitrogen doped carbon microsphere catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂及其应用
本专利技术涉及一种催化剂在水处理中的应用。
技术介绍
随着全球科技和工农业技术的快速发展，水体污染渐渐成为了对我们生态环境和生命安全不容忽视的威胁，受污染水体中的污染物种类繁多、分布广泛，且由于部分浓度极低而难被生物降解的微污染物、以及性质非常稳定的有机物的存在，现有常规水处理工艺无法将它们有效且高效地去除，这些污染物最终排入自然水体，将引发严重的环境问题，甚至对人体健康造成伤害。目前，针对受污染水体常用的深度处理技术主要有高级氧化法、生物法、膜处理技术和吸附法四大类及其组合工艺。由于水体中存在的部分有机污染物浓度极低，生物降解过程往往遵循一级反应速率，因此对其降解效率也较低；膜技术存在能耗高、成本高，且膜污染问题尚待解决的缺点；吸附剂的生成和活化需要较高能耗，且部分污染物与吸附剂之间的亲和力很弱，可能导致吸附速率低、去除率低；高级氧化技术以产生具有强氧化能力的自由基(·OH、SO4·-、O2·-等)为主要特点，如当有催化剂存在时，臭氧和过氧化氢能被快速地分解并产生氧化能力更强的·OH(2.80V)，过硫酸盐可产生SO4·-作为活性物种降解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法是按以下步骤完成的：一、制备原位氮掺杂碳微球：将含氮有机聚合物单体和模板剂加入到醇溶液中，得到的混合反应液；将混合反应液在搅拌速度为30r/min～100r/min下搅拌反应30h～45h，得到粒径为100nm～800nm的含氮有机聚合物微球；将含氮有机聚合物微球置于保护气氛加热设备中，在保护气体气氛下进行高温碳化，得到原位氮掺杂碳微球；步骤一中所述的混合反应液中含氮有机聚合物单体的浓度为1g/L～20g/L；步骤一中所述的模板剂为氨丙基三甲氧基硅烷、3‑氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷...

【技术特征摘要】
1.一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法是按以下步骤完成的：一、制备原位氮掺杂碳微球：将含氮有机聚合物单体和模板剂加入到醇溶液中，得到的混合反应液；将混合反应液在搅拌速度为30r/min～100r/min下搅拌反应30h～45h，得到粒径为100nm～800nm的含氮有机聚合物微球；将含氮有机聚合物微球置于保护气氛加热设备中，在保护气体气氛下进行高温碳化，得到原位氮掺杂碳微球；步骤一中所述的混合反应液中含氮有机聚合物单体的浓度为1g/L～20g/L；步骤一中所述的模板剂为氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷中的任意一种；步骤一中所述的醇溶液为体积分数为10％～60％的甲醇溶液、体积分数为10％～60％的乙醇溶液、体积分数为10％～60％的丙醇溶液和体积分数为10％～60％的乙二醇溶液中的任意一种；步骤一中所述的模板剂与醇溶液的体积比为1:(0.05～100)；二、原位氮掺杂碳微球的改性：将步骤一中得到的原位氮掺杂碳微球浸入到金属盐溶液中，再在反应釜中进行水热反应0.5h～4h，得到金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂；步骤二中所述的金属盐溶液的浓度为1mmol/L～100mmol/L；步骤二中所述的原位氮掺杂碳微球的质量与金属盐溶液的体积比为1g:(0.1L～100L)；步骤二中所述的水热反应的反应温度为80℃～200℃。2.根据权利要求1所述的一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的含氮有机聚合物单体为2-氯乙酰胺、吡咯、苯胺、乙二胺、多巴胺、邻菲罗啉、六亚甲基四胺、双氰胺、尿素、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇和卡别多巴中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的保护气氛加热设备为高温箱式气氛炉、高温管式气氛炉、保护气氛中频感应透热炉和连续式保护气氛网带炉中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的保护气体气氛为氦气氛围、氖气氛围、氩气氛围和氙气氛围中的任意一种，保护气体的流速为100mL/min～300mL/min。5.根据权利要求1所述的一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的高温碳化的升温速率为2℃/min～30℃/min，停留温度为400℃～1200℃，在400℃～1200℃下的停留时间为0.5h～2h。6.根据权利要求1所述的一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的金...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，甄宇菲，赵雷，孙志强，常鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23