一种处理水污染Co-CuO(Ov)单原子催化剂制备方法技术

一种处理水污染Co

【技术实现步骤摘要】
一种处理水污染Co
‑
CuO(Ov)单原子催化剂制备方法


[0001]本专利技术涉及一种处理污染水方法，特别是涉及一种处理水污染Co
‑
CuO(Ov)单原子催化剂制备方法。

技术介绍

[0002]水是生命之源，是人类生存和发展的基础。虽然我国水体总量大，但也遭受着不同程度的污染，可供人类使用的水少之又少。其中难降解有机污染物是造成水污染的重要原因。因此，如何有效去除水中难降解有机污染物是研究者们密切关注的问题。目前，硫酸根自由基高级氧化技术在水处理领域被广泛应用。主要通过使用各种催化剂活化过硫酸盐，使其中的O
‑
O键断裂产生具有强氧化性的硫酸根自由基、羟基自由基等活性氧物种，这些活性氧物种会进一步与有机污染物反应而将其分解并转化为无毒的中间产物、水和二氧化碳。催化剂分为均相催化剂（过渡金属离子，如Fe
2+
、Co
2+
、Cu
2+
等）和非均相催化剂（金属氧化物、碳基材料等）两大类。但是均相和非均相催化剂都有一定的缺陷，比如均相催化剂不易分离、易造成金属离子污染；非均相催化剂催化效果不理想等。
[0003]因此，研发出一种既具有均相和非均相催化剂的优点又能弥补它们的不足的催化剂是目前急需解决的问题。最近新兴的单原子催化剂（SACs）催化效率高、易回收、原子利用率高、pH应用范围广，被认为是均相和非均相催化的桥梁。但是单金属原子非常不稳定，易于聚集成团簇或纳米颗粒。所以选择一个合适的载体对于稳定单金属原子、抑制聚集至关重要。金属氧化物中阳离子缺陷位点的存在非常有利于稳定单金属原子，提高金属原子的负载量，是单原子催化剂的理想载体。可见提出一种以具有缺陷位点的金属氧化物作为单金属原子载体的SACs对于水环境修复的发展具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种处理水污染Co
‑
CuO(Ov)单原子催化剂制备方法，本专利技术采用氧化还原驱动水解的方法制备出具有高Co原子负载量的Co
‑
CuO(O
v
)，制备的催化剂能高效去除水中难降解的有机污染物，达到无害化、保护水环境的目的。而且该催化剂易于回收、金属离子浸出少，具有极好的催化活性和稳定性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种处理水污染Co
‑
CuO(Ov)单原子催化剂制备方法，所述催化剂制备方法为利用CuO上的氧空位（O
v
）制备单原子Co负载量的Co
‑
CuO(O
v
)单原子催化剂，其步骤如下：以金属氧化物CuO(O
v
)作为单原子Co的载体，利用CuO表面的O
v
固定单原子Co、提高单原子Co的负载量，减少Co原子的聚集提高催化剂催化性能；以Cu(NO3)2·
3H2O和Co(NO3)2·
6H2O为CuO(O
v
)和单原子Co的前驱体；首先用1
‑
5 mol/L的NaOH溶液将0.5
‑
0.9 mol/L Cu(NO3)2·
3H2O溶液的pH调到9
‑
14，并将其在60
‑
100℃水浴加热的条件下搅拌1
‑
5 h；经过乙醇和去离子水洗涤后在200
‑
600 ℃条件下煅烧1
‑
5 h得到CuO(O
v
)；然后通过氧化还原驱动水解的方式将单原子Co负载到CuO(O
v
)上；即将0.2
‑
0.7 g CuO(O
v
)溶于50
‑
120 mL
℃，煅烧时间为1
‑
5 h，升温速率为2
‑
10 ℃/min。
[0016]5）经过步骤4)获得的固体分散在离子水中。固体质量为0.2
‑
0.7 g，去离子水体积为50
‑
120 mL。
[0017]6）加入Co(NO3)2·
6H2O溶液并搅拌均匀。 Co(NO3)2·
6H2O溶液的体积为1
‑
5 mL，浓度为0.1
‑
0.4 g/mL。
[0018]7）缓慢加入稀释的H2O2溶液并不断搅拌直到无明显气泡产生。稀释后的H2O2溶液浓度为1
‑
10 wt.%。
[0019]8）用去离子水洗涤并放到马弗炉里以一定的升温速率煅烧。煅烧温度为250
‑
650 ℃，煅烧时间为1
‑
5 h，升温速率为2
‑
10 ℃/min。
[0020]下面Co
‑
CuO(O
v
)为催化剂对含有难降解有机污染物的废水进行降解测试。
[0021]实施例1：将0.02 g Co
‑
CuO(O
v
)加入体积为100 mL，浓度为20 mg/L的RhB溶液中并加入100
‑
200 μL的PMS（0.5 mol/L）以启动催化反应。在加入PMS后，5 min内即可去除100%的RhB。
[0022]实施例2：将0.02 g Co
‑
CuO(O
v
)加入体积为100 mL，浓度为20 mg/L的TC溶液中并加入100
‑
200 μL的PMS（0.5 mol/L）以启动催化反应。在加入PMS后，15 min即可去除100%的TC。
[0023]实施例3：将0.02 g Co
‑
CuO(O
v
)加入体积为100 mL，浓度为20mg/L的MB溶液中并加入100
‑
200 μL的PMS（0.5 mol/L）以启动催化反应。在加入PMS后，10 min内即可去除100%的MB。
[0024]实施例4：将0.02 g Co
‑
CuO(O
v
)加入体积为100 mL，浓度为20 mg/L的phenol溶液中并加入100
‑
200 μL的PMS（0.5 mol/L）以启动催化反应。在加入PMS后，15 min即可去除 98%以上的phenol。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理水污染Co
‑
CuO(Ov)单原子催化剂制备方法，其特征在于，所述催化剂制备方法为利用CuO上的氧空位（O
v
）制备单原子Co负载量的Co
‑
CuO(O
v
)单原子催化剂，其步骤如下：以金属氧化物CuO(O
v
)作为单原子Co的载体，利用CuO表面的O
v
固定单原子Co、提高单原子Co的负载量，减少Co原子的聚集提高催化剂催化性能；以Cu(NO3)2·
3H2O和Co(NO3)2·
6H2O为CuO(O
v
)和单原子Co的前驱体；首先用1
‑
5 mol/L的NaOH溶液将0.5
‑
0.9 mol/L Cu(NO3)2·
3H2O溶液的pH调到9
‑
14，并将其在60
‑
100℃水浴加热的条件下搅拌1
‑
5 h；经过乙醇和去离子水洗涤后在200
‑
600 ℃条件下煅烧1
‑
5 h得到CuO(O
v
)；然后通过氧化还原驱动水解的方式将单原子Co负载到CuO(O
v
)上；即将0.2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵焕新，刘宇琪，吴丹，于慧鑫，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：