【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高盐有机废水处理领域，具体涉及一种适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、来源于化工、制药、石油、食品等行业的含有多种难降解有机污染物的高盐废水成为了工业废水处理面临的挑战。实际高盐废水中不仅盐含量较高，还含有抗生素、多环芳烃和染料等难降解有机污染物。随着人们对生态环境要求的提高，易对人体健康产生严重危害的难降解有机污染物引起了全球的广泛关注。
2、具有降解效率高、无二次污染、可实时性强的生物电化学技术近年来受到研究者的青睐。但高浓度盐不仅会对阳极微生物代谢活性和生长产生严重抑制作用，还会对电极产生腐蚀作用。在生物电化学中，阴极电化学反应是实现阴/阳电极循环反应的助推器，强化阳极微生物性能。因此，开发一种高效、耐盐的阴极催化剂具有重要意义。但在高盐环境中，阴极电极很容易失活，因此，如何设计能够实现催化剂活性位点保护的结构以及能够解决催化剂活性位点快速失活问题的催化剂至关重要。
技术实现思路
1、解决的技术问题：本专利技术基于高盐环境中电化学或生物电化学技术应用存在的阴极易失活、催化性能低、稳定性差的实际问题，提出一种适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂及其制备方法和应用。
2、技术方案：一种适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，步骤为：(1)将三聚氰胺、金属盐、柠檬酸按照质量比(10-50):(1-10):(1-15)溶解在去离子水中，形成a溶液；(2)将β-环糊精、水和乙醇按照质量比为(5-20):(2-5
3、上述金属盐为硝酸铈、硝酸铁、硝酸钴中的至少两种，硝酸铈为固定添加；硝酸铈与硝酸铁或硝酸钴的摩尔比为(0.3-0.6):(1-1.5)；硝酸铁或硝酸钴没有比例限制。
4、上述β-环糊精、水和乙醇的质量比为15:5:30。
5、上述a溶液和b溶液体积比为5:3。
6、上述步骤(4)中混合溶液烘干温度为50-80℃。
7、上述焙烧温度为700-900℃，焙烧时间为1-3h。
8、上述方法制得的适用于高盐环境中铈改性电化学m@ncnts-β材料。
9、上述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂m@ncnts-β材料在生物电化学领域用于处理高盐有机废水的应用。
10、上述催化剂用于实现高盐有机废水中总有机碳和新污染物的去除，所述高盐有机废水的盐度为1wt.％-4wt.％，新污染物为抗生素或多环芳烃。
11、有益效果：1)本专利技术制备的适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂，具有氮掺杂碳纳米管封装多元金属氧化物的结构，且利用β-环糊精包裹作用，缓解了碳纳米管的团聚，形成了“碳双封结构”；2)氮掺杂碳纳米管封装作用及β-环糊精包裹作用缓解了金属氧化物在高盐环境中的浸出和钝化，保护了催化剂的活性，而ce元素的添加进一步强化了催化剂在高盐中的稳定性；3)ce元素的复合掺入强化了催化过程电子转移速率，提高了催化活性位点的稳定性，丰富了催化剂活性位点含量；4)本专利技术通过控制ce元素的添加量，形成ce元素部分包裹在碳纳米管内，部分暴露分散在碳纳米管外的结构，包裹在碳纳米管内的ce元素可以与co或fe元素相互作用，提高催化剂活性位点含量，促进活性位点在高盐环境中的稳定性，暴露分散在碳纳米管外的ce元素可从外部缓解或抑制氯离子对活性金属氧化物的侵袭；5)ce元素的引入使碳纳米管在保持自身纳米管物理结构的基础上在表面产生微裂纹，提供了丰富的电子传输通道，提高了催化剂催化性能。
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1.一种适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，步骤为：（1）将三聚氰胺、金属盐、柠檬酸按照质量比（10-50）:（1-10）:（1-15）溶解在去离子水中，形成A溶液；（2）将β-环糊精、水和乙醇按照质量比为（5-20）:（2-5）:（2-30）混合，形成B溶液；（3）向A溶液中滴加B溶液后搅拌，所述A溶液和B溶液体积比为（1-5）:（1-3）；（4）将上步所得混合溶液烘干，得到干粉；（5）将干粉在氮气或惰性气体保护下焙烧；（6）将所得材料分别通过酸洗、醇洗和去离子水洗涤后烘干，得到M@NCNTs-β材料。
2.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐为硝酸铈、硝酸铁、硝酸钴中的至少两种，硝酸铈为固定添加；硝酸铈与硝酸铁或硝酸钴的摩尔比为（0.3-0.6）:（1-1.5）；硝酸铁或硝酸钴没有比例限制。
3.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，所述β-环糊精、水和乙醇的质量比为15:5:30。
4.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化
5.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中混合溶液烘干温度为50-80℃。
6.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为700-900℃，焙烧时间为1-3 h。
7.权利要求1-6任一所述方法制得的适用于高盐环境中铈改性电化学M@NCNTs-β材料。
8.权利要求7所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂M@NCNTs-β材料在生物电化学领域用于处理高盐有机废水的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述催化剂用于实现高盐有机废水中总有机碳和新污染物的去除，所述高盐有机废水的盐度为1wt.%-4wt.%，新污染物为抗生素或多环芳烃。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，步骤为：（1）将三聚氰胺、金属盐、柠檬酸按照质量比（10-50）:（1-10）:（1-15）溶解在去离子水中，形成a溶液；（2）将β-环糊精、水和乙醇按照质量比为（5-20）:（2-5）:（2-30）混合，形成b溶液；（3）向a溶液中滴加b溶液后搅拌，所述a溶液和b溶液体积比为（1-5）:（1-3）；（4）将上步所得混合溶液烘干，得到干粉；（5）将干粉在氮气或惰性气体保护下焙烧；（6）将所得材料分别通过酸洗、醇洗和去离子水洗涤后烘干，得到m@ncnts-β材料。
2.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐为硝酸铈、硝酸铁、硝酸钴中的至少两种，硝酸铈为固定添加；硝酸铈与硝酸铁或硝酸钴的摩尔比为（0.3-0.6）:（1-1.5）；硝酸铁或硝酸钴没有比例限制。
3.根据权利要求1所述适用于高盐环境中铈改性电化学催化剂的制备方法，其特征在于，所述β...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈英文，范梦婕，杜立志，李慧，陈志轩，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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