【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非均相催化剂，特别涉及一种生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法与应用。
技术介绍
1、印染废水是指印染工业生产过程中所产生的含有有害物质的废水。这些有害物质可能包括各种染料、助剂、重金属、有机化合物等。印染废水的排放和处理问题确实存在一定的技术难题。过硫酸盐活化的高级氧化技术被认为是一种新型、高效的处理手段。近年来，由于绿色化学观念的普及，基于可持续发展战略，人们从提高原子经济性和节能环保等方面着手，将注意力逐渐转移到活化过硫酸盐去除印染废水上。
2、非均相催化剂的使用被认为是最为高效、节能的选择，然而这种选择仍然存在一定的限制，如反应过程传质效率较低、金属浸出率较高、矿化率较低等等，因此开发新型环境友好型的催化剂材料十分必要。
3、单原子催化剂(sacs)可以融合非均相催化和均相催化之间的差距，在许多催化体系中显示出巨大的应用潜力。sacs显示出明显金属利用率高、原子与载体之间的强相互作用、高催化活性、低配位数等优点。而且，支撑在各种底物上的sacs赋予它们可调节的催化活性，选择性和耐久，其中生物质碳具有较大的比表面积，有利于单原子催化剂的分散和固定，还具有多孔结构，可以实现快速的质量和能量转移，以及可调的化学配位环境，被认为是限制单原子的理想载体。随着对sacs的深入研究，发现非贵金属sacs廉价但同样具备贵金属的优异催化性能，可研究范围比较广泛。
技术实现思路
1、本申请提供了一种生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，包括如下
2、(1)将平菇干燥后粉碎，并浸渍分散于水中；
3、(2)将可溶性铈盐、可溶性钼盐、尿素加入到步骤(1)所得的分散体系中，并分散充分后一体烘干得到生物质碳前驱体负载的铈盐/钼盐；
4、(3)将步骤(2)中得到的生物质碳前驱体负载的铈盐/钼盐于保护气氛下200℃～600℃下煅烧煅烧3h～6h，冷却后得到黑色粉末；
5、(4)将步骤(3)得到的黑色粉末经过酸处理后洗涤至中性，再进行干燥得到生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂，即ce/mo-nbc双金属单原子催化剂。
6、作为优选：步骤(1)中，将平菇干燥后粉碎至30～300目。
7、作为优选：步骤(2)中，可溶性铈盐中的铈元素、可溶性钼盐中的钼元素，共占生物质碳前驱体质量的0.25～1.25％。
8、作为优选：步骤(2)中，尿素占生物质碳前驱体质量的0.5～4.5％。
9、作为优选：步骤(3)中，将步骤(2)中得到的生物质碳前驱体负载的铈盐/钼盐于保护气氛下，以5～10℃/min的升温速率升温至200℃下煅烧3h后，再以5～10℃/min的升温速率升温至600℃下煅烧3h。
10、作为优选：步骤(4)中的酸处理为，将步骤(3)得到的黑色粉末加入到2mol/l的hcl水溶液中，80℃下恒温搅拌10h后，过滤保留滤饼。
11、本专利技术还提供了一种上述方法所制备的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂在活化过硫酸盐用以处理印染废水方面的应用。
12、本专利技术的有益效果在于：
13、平菇作为一种食用菌，内部含有大量氨基酸，这些氨基酸一方面受热分解为含n的气体，有利于增大载体的比表面积和孔结构；另一方面可以为生物质碳提供掺杂的n元素，在受热条件下，n原子会和金属ce/mo形成配位作用，从而有效锚定、分散单原子ce/mo中心，再通过后续的酸处理操作，将载体上聚集形成的ce/mo纳米颗粒去除，使催化活性更高的单原子ce/mo得到更好的暴露(单原子ce/mo被n原子强烈锚定限域在衍生的氮掺杂生物质碳上，酸洗不会脱落)。而且，并不是所有掺杂的n元素都有锚定金属原子的功能，在生物碳材料载体中，n元素可以分为氧化氮、石墨氮、吡啶氮和吡咯氮，申请人在研究单原子制备过程中发现：吡啶氮和吡咯氮明显要更有利于与金属单原子形成金属-n键；
14、在此基础上，本方案中还添加有尿素，尿素中所含的氮元素虽然能够对受热气化离开基体载体的氮元素形成氮量上的补充，但是在绝大多数情况下，由于尿素是作为添加剂物质引入的，因此通过尿素所引入的氮元素与基体载体之间的结合性不强，导致这部分通过尿素所引入的氮元素在后续高温及酸处理过程中容易脱离基体，从而使这部分氮元素所锚定的金属单原子也一并流失，最终的补充效果有限。但是，本方案中选择平菇作为载体基础，平菇一种食用菌，其内部的氮元素大量以氨基酸形式存在，氨基酸在平菇中本身构成有稳定的酸性活性点位，氨基酸受热挥发掉其中的氮元素后，该活性位点还不会马上消失，尿素的氮元素重新结合到该活性位点上后会结合得比较稳定，不易流失，这样就增强了载体中n元素与生物质碳的稳定结合几率，也使更多金属单原子能最终被锚定于平菇基载体上，增加了催化活性。由于本方案中尿素的使用主要是为了在制备过程中向平菇补充氮元素，因此尿素加入量很少。
15、综上，该催化剂以具有较大的比表面积的氮掺杂生物质碳为载体，有利于单原子催化剂的分散和固定，其还具有多孔结构，可以实现快速的质量和能量转移，以及可调的化学配位环境，用于活化过硫酸盐处理印染废水时具有优异的催化活性，实现了针对印染废水污染高效快速的降解与矿化，同时基于载体对活性单原子的锚定效应，降低了催化剂的金属浸出，提高催化剂的重复利用率，实现环境友好。
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1.一种生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将所述平菇干燥后粉碎至30～300目。
3.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述可溶性铈盐中的铈元素、所述可溶性钼盐中的钼元素，共占所述生物质碳前驱体质量的0.25～1.25％。
4.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述尿素占所述生物质碳前驱体质量的0.5～4.5％。
5.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将步骤(2)中得到的所述生物质碳前驱体负载的铈盐/钼盐于保护气氛下，以5～10℃/min的升温速率升温至200℃下煅烧3h后，再以5～10℃/min的升温速率升温至600℃下煅烧3h。
6.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中
7.一种如权利要求1至6任一项所述制备方法得到的所述生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂在活化过硫酸盐用以处理印染废水方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将所述平菇干燥后粉碎至30～300目。
3.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述可溶性铈盐中的铈元素、所述可溶性钼盐中的钼元素，共占所述生物质碳前驱体质量的0.25～1.25％。
4.如权利要求1所述的生物质碳负载的铈/钼单原子催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述尿素占所述生物质碳前驱体质量的0.5～4.5％。
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶磊，赵宜涛，
申请(专利权)人：常州纺织服装职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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