【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于处理硝基苯有机污染物的，具体涉及一种cop-mof和mo基mxene复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、硝基苯（nb）作为生产苯胺的原料，是一种重要的芳香族化合物，因此其广泛应用于石油化工、染料、肥皂、制药等行业。其结构稳定且苯环上的硝基吸电子能力非常强，因此一般的化学氧化手段很难将其降解去除。另外nb具有高毒性，低浓度排放就会对环境造成危害，且其很容易通过皮肤被人体吸收，若通过呼吸道吸入还可引起急性中毒，严重者甚至会因呼吸衰竭而亡，因此其广泛使用对生态环境和人体健康造成了严重危害。
2、处理nb的主要方法有：吸附法，但吸附只是将污染物从水相富集或浓缩至吸附剂表面，并没有将其毒性削减，因此污染物还存在被重新释放至环境的风险，且后续还需处理吸附污染物后的吸附剂；芬顿氧化法，但其最佳反应ph为酸性，降解过程中会产生高毒副产物，且反应成本较高（催化剂投加量大、反应时间长等）。相比较而言，电化学还原法是一种更绿色高效的方法。由于阴极可以持续提供电子，其适用于还原带吸电子基团的难降解污染物。电化学还原主要是通过阴极电子转移的直接还原途径和通过还原h2o分子/质子而生成具有强还原性的原子h*介导的间接还原途径来进行的。因此，开发廉价高效的材料提高电子转移速率或原子h*产生及保留能力成为发展电化学还原法亟待解决的问题。
3、到目前为止，各种金属阴极材料已经被陆续报道。贵金属，如钯、铂、银等，在低过电位下具有良好的催化还原活性，但由于成本高、丰度低，它们的商业应用受到限制。而非贵金属，如铁、铜、镍，
4、金属有机骨架简称mofs，由有机配体和金属离子组成，可以衍生出许多金属化合物，如氧化物、硫化物和磷化物。这些mofs金属化合物已被用作具有大比表面积和高理论活性的阴极还原材料。然而，mofs衍生的磷化物仍具有巨大的研究潜力，zif-67是一种具有大量碳和三维拓扑结构的co-mofs。zif-67衍生的cop有高表面能，严重的体积膨胀，复杂的合成路线和难以控制的微观结构的特点。因此，从zif-67中制备稳定性好的磷化钴具有重要意义。
5、据报道，mxene因其稳定的2d结构和亲水表面被视为承载mof的理想基底材料，且二元mo基mo2tic2tx（tx表示-o-、-oh和/或-f）mxene材料已被研究（adv. eng. mater.2020, 22,no. 1901241;chem. mater. 2017,29, 7633−7644）。使用hf刻蚀多层mo2tic2中间连接的al层得到单层mo2tic2tx，在此过程中相邻的钼原子被移除，从而提供固定mofs的官能团tx和可以充当助催化剂的钼活性位点。
技术实现思路
1、针对上述情况，本专利技术的目的在于提供一种cop-mof和mo基mxene复合材料及其制备方法和应用。
2、具体技术方案如下：
3、一种cop-mof和mo基mxene复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、1）合成mxene粉末
5、将mo2tialc2粉末添加到hf溶液中，搅拌，去离子水洗涤所得悬浮液，离心数次，直到ph>6，在氮气气氛下，将悬浮液超声，冷冻干燥过夜，得到mxene粉末；
6、2）合成zif-67@mxene前体粉末
7、将2-甲基咪唑搅拌分散在甲醇中，得到混合液a，将co(no3)2·6h2o搅拌分散在甲醇中，得到混合液b，剧烈搅拌的同时将混合液b加入a中，然后加入通过步骤1）得到的mxene粉末，均匀分散，在室温下老化自组装，后冷冻干燥得到zif-67@mxene前体粉末；
8、3）合成cop/nc@mxene复合材料
9、将通过步骤2）所得的zif-67@mxene前体粉末在氮气气氛下以5~10℃/min的升温速率升至400℃后恒温1~3 h，碳化得到co/nc@mxene前体粉末，将nah2po2·h2o作为磷源置于管式炉上游，co/nc@mxene前体粉末置于管式炉下游，在氮气气氛下以5~10℃/min的升温速率升至350℃恒温3~5h，充分磷化得到cop/nc@mxene复合材料。
10、进一步地，步骤2）中2-甲基咪唑与co(no3)2·6h2o的质量比为1.3∶1，co元素在zif-67@mxene前体中的占比为1%~20%；步骤2）的co(no3)2·6h2o与步骤3）的nah2po2·h2o的摩尔比为1:5~20。
11、优选地，co元素在zif-67@mxene前体中的占比为10%；步骤2）的co(no3)2·6h2o与步骤3）的nah2po2·h2o的摩尔比为1:15。
12、进一步地，步骤1）中的hf溶液的质量浓度为25~40%，在环境温度下搅拌24~48h，3500~7000rpm下离心数次，在氮气气氛下，将悬浮液超声2~4h后冷冻干燥过夜。
13、一种采用上述的制备方法制备得到的cop-mof和mo基mxene复合材料。
14、一种上述cop-mof和mo基mxene复合材料在降解硝基苯中的应用，采用cop-mof和mo基mxene复合材料作为阴极，具体的制备方法为：将cop-mof和mo基mxene复合材料、质量百分比为5% w/w的nafion d-521分散液，无水乙醇、水超声混合1h得到材料墨水，取材料墨水滴涂于碳纸上，烘干得到cop-mof和mo基mxene复合材料阴极。采用cop-mof和mo基mxene复合材料阴极，铂片为阳极，ag/agcl参比电极为参比电极构成三电极体系，na2so4为电解质，降解硝基苯。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、本专利技术中的mxene能提供固定mof的官能团（mo2tic2tx中tx表示-o-、-oh和/或-f），提升了整体复合材料的稳定性，确保材料在周期性循环实验中对nb的降解率基本保持不变；
17、本专利技术中的mxene能提升整体复合材料的导电性能，cop和mxene形成异质结，且co和mo的价态转换，促进材料内部界面电子传输，后促进材料表面和体系中nb之间的电子转移从而达到增强nb降解反应动力学的效果；
18、本专利技术由zif-67衍生的cop和mo基mxene通过在甲醇中老化自组装的方法进行制备，工艺简单，原材料为非贵金属，来源广，成本低；
19、本专利技术的由zif-67衍生的cop和mo基mxene复合材料对nb的表观速率相对于其基底材料mxene提升了1.5倍以上。
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1.一种CoP-MOF和Mo基MXene复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中2-甲基咪唑与Co(NO3)2·6H2O的质量比为1.3∶1，Co元素在ZIF-67@MXene前体中的占比为1%~20%；步骤2）的Co(NO3)2·6H2O与步骤3）的NaH2PO2·H2O的摩尔比为1:5~20。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，Co元素在ZIF-67@MXene前体中的占比为10%；步骤2）的Co(NO3)2·6H2O与步骤3）的NaH2PO2·H2O的摩尔比为1:15。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中的HF溶液的质量浓度为25~40%，在环境温度下搅拌24~48h，3500~7000rpm下离心数次，在氮气气氛下，将悬浮液超声2~4h后冷冻干燥过夜。
5.一种采用如权利要求1所述的制备方法制备得到的CoP-MOF和Mo基MXene复合材料。
6.一种如权利要求5所述的CoP-MOF和Mo基MXene复合材料在降解硝基苯中
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，采用CoP-MOF和Mo基MXene复合材料作为阴极，具体的制备方法为：将CoP-MOF和Mo基MXene复合材料、质量百分比为5% w/w的NafionD-521分散液，无水乙醇、水超声混合1h得到材料墨水，取材料墨水滴涂于碳纸上，烘干得到CoP-MOF和Mo基MXene复合材料阴极。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，采用CoP-MOF和Mo基MXene复合材料阴极，铂片为阳极，Ag/AgCl参比电极为参比电极构成三电极体系，Na2SO4为电解质，降解硝基苯。
...【技术特征摘要】
1.一种cop-mof和mo基mxene复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中2-甲基咪唑与co(no3)2·6h2o的质量比为1.3∶1，co元素在zif-67@mxene前体中的占比为1%~20%；步骤2）的co(no3)2·6h2o与步骤3）的nah2po2·h2o的摩尔比为1:5~20。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，co元素在zif-67@mxene前体中的占比为10%；步骤2）的co(no3)2·6h2o与步骤3）的nah2po2·h2o的摩尔比为1:15。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中的hf溶液的质量浓度为25~40%，在环境温度下搅拌24~48h，3500~7000rpm下离心数次，在氮气气氛下，将悬浮液超声...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜琛，楼子墨，於建明，林律任，魏文佳，陈虹旭，闻小飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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