本发明专利技术提供一种新型催化复合材料E‑SiC@CuZIF的制备方法及应用，属于催化材料技术领域。所述催化复合材料E‑SiC@CuZIF的制备方法，包括以下步骤：S1：将纳米碳化硅与碱溶液混合，水浴加热，离心分离，干燥后得到碱刻蚀纳米碳化硅粉末；S2：制备CuZIF，在制备CuZIF的过程中掺入碱刻蚀纳米碳化硅粉末，得到未活化的E‑SiC@CuZIF粉末；S3：将未活化的E‑SiC@CuZIF升温活化，得到催化复合材料E‑SiC@CuZIF。本发明专利技术的催化材料能活化PMS对罗丹明B进行高效降解，节能环保，且催化材料在60min内活化PMS对80ppm的罗丹明降解率为99.5％，同时具有优异的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化材料，具体涉及一种新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法及应用。
技术介绍
1、高级氧化技术(advanced oxidation processes，aops)是一种用于水和废水处理的先进技术。这种技术通过产生强氧化剂来去除水中的有机污染物、毒性物质和重金属等。其中，活化pms(过一硫酸盐)的高级氧化技术是通过活化pms来生成活性硫酸根自由基(so4·-)等氧化性物质。这些自由基具有强氧化能力，可以有效地降解有机污染物和其他有害物质，是一种用于水和废水处理的先进氧化过程。该技术具有操作简单、催化剂用量少、稳定性好、ph适用范围广等优点。
2、mofs(金属有机框架，metal-organic frameworks)是一类具有高度有序结构的材料，由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接构成。mofs的结构类似于三维网状结构，具有大量的微孔和孔道。具有结构多样性、高比表面积等优点。被广泛用于催化、吸附、能源储存等领域。zif-8是由锌离子和二甲基咪唑配体通过配位键连接而成的mofs材料。具有均匀的孔道和可调控的孔径大小、良好的稳定性、开放的金属位点等优点。
3、碳化硅(carbide silicon，sic)是一种化合物材料，由硅和碳元素组成。sic因其具有优良的热稳定性、高硬度、高耐腐蚀性而备受关注，它又作为第三代半导体材料具有优良的半导体特性。在此前的研究当中，已经证实了刻蚀纳米碳化硅相比于未刻蚀的来说具有更窄的带隙、更大的比表面积，因此更加适用于吸附、催化等领域。
4、罗丹明b等有机染料可能对水体和土壤造成污染，因其生物降解性差，污染物质较难被自然分解和清除，对生态系统造成潜在风险，所以本专利以罗丹明b的降解率作为催化剂催化效果的评估标准。
5、根据已有相关专利，cn109626492a提出利用cu基mof材料hkust-1在光照条件下活化过一硫酸盐产生自由基氧化降解罗丹明b，hkust-1：过一硫酸钾质量比为2:1，采用卤钨灯(qvf135/500w)对催化反应溶液光照120min催化氧化降解溶液中的罗丹明b，该pms和可见光体系对10ppm罗丹明b的降解率为96.5％，循环五次后降解率降至76.2％。
6、目前在活化pms的过渡金属离子中，钴离子的活化效果最为优异，专利cn116836401a就提出了利用钴基金属有机骨架材料活化pms降解罗丹明b，该专利通过溶剂热反应合成了化学式为[co2(oh)(pba)(aip)]·3h2o·dma的钴基金属有机骨架材料，采用10mg的催化剂，1mm的pms对50ppm的罗丹明b溶液进行催化降解，60min内降解率达到99.8％。
7、专利cn102502917b提出了利用sic纳米线对罗丹明进行光催化降解，该专利将0.035g～0.04gsic纳米线加入25ml浓度为20ppm的罗丹明b溶液中，在253.7nm波长紫外光下照射6h，ph条件为1～2，降解率为66.09％，该专利采用的催化剂需要光照条件且降解时间长、降解效果一般。
技术实现思路
1、为了更进一步提高催化材料对pms的活化能力，提高有机污染物的降解效率，本专利技术目的在于通过将cuzif与刻蚀纳米碳化硅相结合，以得到催化能力更强、稳定性更高的催化复合材料。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是：
3、一种新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将50nm的纳米碳化硅与碱溶液混合，水浴加热进行碱刻蚀，静置沉淀，利用乙醇和水的混合溶液对沉淀进行离心分离，沉淀干燥后得到碱刻蚀纳米碳化硅粉末；
5、s2：将六水合硝酸铜、六水合硝酸锌、二甲基咪唑混合于甲醇溶剂中制备cuzif，在制备cuzif的过程中掺入步骤s1中的碱刻蚀纳米碳化硅粉末，经多次离心、干燥收集沉淀得到未活化的e-sic@cuzif粉末；
6、具体为：在a烧杯中加入90ml甲醇、1.5mmol的六水合硝酸铜、3mmol的六水合硝酸锌和0.1～0.3g刻蚀纳米碳化硅，在b烧杯中加入90ml甲醇和48mmol二甲基咪唑，将a、b两烧杯充分搅拌、超声分散，然后将a烧杯溶液缓慢倒入b烧杯中充分搅拌，静置12h，用甲醇溶液反复洗涤离心所得沉淀，将所得沉淀在60℃烘箱中干燥12h，得到未活化的e-sic@cuzif粉末；
7、s3：将未活化的e-sic@cuzif粉末置于管式炉中，在氩气保护条件下升温活化，得到催化复合材料e-sic@cuzif。
8、优选地，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱溶液的浓度为1～5mol/l。
9、优选地，所述碳化硅和碱溶液中的碱的质量比为1：2～1：5。
10、优选地，所述步骤s1中水浴加热的温度为80～100℃，碱刻蚀时，混合溶液水浴反应时间为1～3h。
11、优选地，所述六水合硝酸铜、六水合硝酸锌、二甲基咪唑摩尔比为1：2：32。
12、优选地，所述步骤s2中碱刻蚀纳米碳化硅粉末的掺入量为0.1～0.3g。
13、优选地，所述步骤s2中溶剂用甲醇含量在90ml-150ml。
14、优选地，所述步骤s3中在氩气保护条件下以1～10℃/min的速率升温至600～1000℃，活化1～3h。
15、通过对催化剂的高温活化，该催化剂在保留金属有机框架结构的同时进一步生成了zno、cuo、cu0等活性物质，有效增加了催化剂表面的活性位点数量，其中zno对于保持催化剂的稳定以及对pms的吸附起到关键作用，而cuo、cu0能够将pms还原活化为·oh、·o2-等强氧化性物质，有效提升对有机污染物的矿化能力。
16、本专利技术还提供一种新型催化复合材料e-sic@cuzif的应用，所述催化复合材料e-sic@cuzif用于有机污染物的降解。
17、优选地，所述有机污染物为罗丹明b。
18、本专利技术的催化复合材料e-sic@cuzif制备的原理在于：其一，六水合硝酸铜、六水合硝酸锌的比例需要严格控制，铜的比例过低会导致活化pms的过渡金属离子减少，导致pms的活化性能降低，铜的比例过高会导致溶液难以出现絮状沉淀。其二，步骤s2中a烧杯需要充分的超声，因为碱刻蚀纳米碳化硅粉末非常容易团聚，若未能充分的超声分散，会导致碳化硅与cuzif之间的相互作用减弱而无法成功合成复合材料。其三，管式炉的活化温度需要严格控制，温度过低无法充分活化催化剂，温度过高有可能会破坏zif材料的结构，都会导致催化性能下降。活化温度过低，会导致生成的活性物质有限，活性位点不足，以至于催化剂的催化性能不能够得到充分提升，活化温度过高有可能会破坏zif材料的结构，从而导致催化性能下降。
19、本专利技术的有益效果是：
20、(1)本专利技术专利所制备的催化材料在非光照条件下活化pms对罗丹明b进行高效降解，更加节能环保，且催本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱溶液的浓度为1～5mol/L。
3.根据权利要求2所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述碳化硅和碱溶液中的碱的质量比为1：2～1：5。
4.根据权利要求3所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中水浴加热的温度为80～100℃，碱刻蚀时，混合溶液水浴反应时间为1～3h。
5.根据权利要求1所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸铜、六水合硝酸锌、二甲基咪唑摩尔比为1：2：32。
6.根据权利要求5所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中碱刻蚀纳米碳化硅粉末的掺入量为0.1～0.3g。
7.根据权利要求5所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中溶剂用甲醇含量在90ml-150ml。
8.根据权利要求1所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中在氩气保护条件下以1～10℃/min的速率升温至600～1000℃，活化1～3h。
9.一种新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的应用，其特征在于，所述催化复合材料E-SiC@CuZIF用于有机污染物的降解。
10.根据权利要求9所述的新型催化复合材料E-SiC@CuZIF的的应用，其特征在于，所述有机污染物为罗丹明B。
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【技术特征摘要】
1.一种新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱溶液的浓度为1～5mol/l。
3.根据权利要求2所述的新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法，其特征在于，所述碳化硅和碱溶液中的碱的质量比为1：2～1：5。
4.根据权利要求3所述的新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中水浴加热的温度为80～100℃，碱刻蚀时，混合溶液水浴反应时间为1～3h。
5.根据权利要求1所述的新型催化复合材料e-sic@cuzif的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸铜、六水合硝酸锌、二甲基咪唑摩尔比为1：2：32。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱祉琪，石志勇，陈志永，朱翔，陈鹏元，刘振璁，李真，张慧超，李世琦，王鹏飞，王南南，朱艳秋，彭优，刘鸿雁，吴志成，
申请(专利权)人：中油新星纳米工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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