【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于具体涉及一种钼单原子多孔碳的制备方法和应用。
技术介绍
1、高氯酸盐(perchlorate，clo4-)是一种无机含氧阴离子，其因具有高水溶性、强扩散性和环境持久性，可以在水体、土壤和大气等环境介质中广泛存在。随着人类工业化进程，高氯酸盐广泛被应用于航天工业、烟花制造、军事国防、化工行业、橡胶工业等领域，使得环境中高氯酸盐的积累逐年增加。作为一种环境污染物，高氯酸盐会带来人体健康风险，其会竞争性地抑制甲状腺对碘化物的吸收，影响甲状腺激素的分泌，从而扰乱人体正常的新陈代谢和生长发育。并且高氯酸盐还会危及骨骼系统以及中枢神经系统的发育。《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2022)，也将高氯酸盐列入拓展指标，并实施了严格的管控措施，进一步研究和发展水中高氯酸盐的处理技术变得迫切。
2、目前国内外常用的去除技术均存在去除效率低或经济成本高的缺点，物理处理适合小型处理厂，但存在缺乏选择性、需要进一步深度处理等问题，生物降解虽然十分有效，但是在饮用水处理和地下水生态修复中仍存在一定局限性，因此，在饮用水和地下水处理工艺中，研发新的化学还原材料，能够在常温常压下去除clo4-。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种钼单原子多孔碳的制备方法，该方法所用材料廉价易得，减少了整体处理成本，有助于技术的普及和推广，制得的钼单原子多孔碳能够在常温常压下去除clo4-。
2、本专利技术还提供了一种钼单
3、本专利技术还提供了一种钼单原子多孔碳在仿生催化体系中吸附还原高氯酸盐的应用。
4、本专利技术还提供了一种钼单原子多孔碳在吸附还原水中clo4-的应用。
5、本专利技术还提供了一种钼单原子多孔碳在水中痕量clo4-检测中的应用。
6、本专利技术的第一方面提供了一种钼单原子多孔碳的制备方法，包括利用mgo纳米片，与含有c、s和mo的前驱体溶液混合，干燥后制得粉末并热解，将热解产物进行酸处理以去除模板和纳米颗粒的步骤。
7、多孔碳材料是一种具有多种孔径尺寸的碳材料，其中主要的制备方法包含直接碳化法、活化法和模板法。模板法是一种以具有纳米孔隙结构的材料为模板制备得到的形态可控的多孔碳材料的方法，包含软模板法和硬模板法。通常软模板可采用嵌段共聚物表面活性剂和金属有机骨架等。
8、硬模板可采用沸石、介孔sio2、mgo等。其中，mgo模板价格便宜，具有较高的化学稳定性和热稳定性，在高于碳化温度时也不会和碳发生反应，且容易通过稀酸溶液洗涤去除。模板法制得的碳纳米材料因具有高比表面积、热稳定性以及可控的孔结构，在许多方面都存在着巨大的应用潜力。
9、本专利技术关于钼单原子多孔碳的制备方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
10、本专利技术钼单原子多孔碳的制备方法，所用材料廉价易得，减少了整体处理成本，有助于技术的普及和推广。
11、本专利技术钼单原子多孔碳的制备方法，利用mgo纳米片和前驱体溶液的混合可以促使形成多孔结构。这种多孔性质对于材料的应用十分有益，特别是在催化、吸附等方面，因为它可以提高材料的表面积，增强反应活性。
12、本专利技术钼单原子多孔碳的制备方法，通过热解过程，钼原子被单一地分散在多孔碳材料中。这种单原子分散有助于提高催化活性，减少钼原子之间的相互作用，从而提高材料的催化性能。
13、本专利技术钼单原子多孔碳的制备方法，酸处理步骤有助于去除模板和纳米颗粒，进一步提高多孔碳材料的纯度和稳定性。这有助于确保制备的材料符合预期的性能要求。
14、本专利技术钼单原子多孔碳的制备方法，制得的钼单原子多孔碳具有潜在的应用领域，特别是在催化反应中。钼是一种常用的催化剂，而通过将其单原子地嵌入多孔碳结构中，可以提高其催化效能和选择性，同时减少杂质的影响。
15、根据本专利技术的一些实施方式，所述mgo纳米片的制备方法包括：将mgo粉与分散剂混合后，进行水热处理，将产物经过过滤、洗涤后烧结。
16、根据本专利技术的一些实施方式，所述分散剂包括聚乙二醇2000。
17、根据本专利技术的一些实施方式，所述水热处理的温度为160℃～200℃。
18、根据本专利技术的一些实施方式，所述水热处理的温度为180℃左右。
19、根据本专利技术的一些实施方式，所述水热处理的时间为40h～60h。
20、根据本专利技术的一些实施方式，所述水热处理的时间为48h左右。
21、根据本专利技术的一些实施方式，所述烧结的方法包括：以10℃/min～20℃/min的速率升温至600℃～700℃，保温3h～10h。
22、根据本专利技术的一些实施方式，所述烧结的方法可以是：以15℃/min的速率升温至650℃，保温5h。
23、根据本专利技术的一些实施方式，所述mgo纳米片的制备方法可以是：
24、使用商业氧化镁粉作为原材料，通过分散剂聚乙二醇2000辅助水热反应，在200ml去离子水中溶解1.0gmgo粉末和2.1g聚乙二醇2000，搅拌至悬浊液态后在180℃下水热处理48h。经过过滤、洗涤、冷冻干燥后在氮气流(100sccm)中升温至650℃，15℃/min，保持5h，获得mgo纳米片。
25、根据本专利技术的一些实施方式，所述前驱体溶液中，碳源包括葡萄糖。
26、根据本专利技术的一些实施方式，所述前驱体溶液中，硫源包括二苄基二硫。
27、s在多孔碳中所起的作用包括调节碳材料表面的电子结构。
28、根据本专利技术的一些实施方式，所述前驱体溶液中，钼源包括钼酸钠。
29、根据本专利技术的一些实施方式，mgo纳米片与含有c、s和mo的前驱体溶液混合，方法可以是：
30、2.5g葡萄糖(5ml水)+1.0克二苄基二硫(20ml乙醇)先混和；
31、加入1g制得的mgo纳米片模板；
32、加入25mg钼酸钠，将混合溶液干燥过夜，并研磨成粉末。
33、根据本专利技术的一些实施方式，所述热解的方法包括：在保护性气氛条件下，以10℃/min～20℃/min的速率升温至900℃～1000℃，保温1h～3h。
34、热解过程中，通过加热，催化剂前驱体在mgo模板碳载体材料上发生分解、转变或重排，形成以mo单原子为中心的clo4-夺氧还原活性位点。
35、根据本专利技术的一些实施方式，所述热解的方法可以是：在保护性气氛条件下，以15℃/min的速率升温至950℃，保温2h。之后，将反应器在氮气保护下自然冷却至室温，然后收集得到的产物。
36、可以将粉末置于刚玉瓷舟中进行热解。
37、保护性气氛可以是100sccm的氮气流。
38、根据本专利技术的一些实施方式，所述酸处理的方法可以是使用1.0mol/l的盐酸搅拌处理产物48h，以去除所有模板和纳米颗粒。
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1.一种钼单原子多孔碳的制备方法，其特征在于，包括利用MgO纳米片，与含有C、S和Mo的前驱体溶液混合，干燥后制得粉末并热解，将热解产物进行酸处理以去除模板和纳米颗粒的步骤。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MgO纳米片的制备方法包括：将MgO粉与分散剂混合后，进行水热处理，将产物经过过滤、洗涤后烧结。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热处理的温度为160℃～200℃；和/或，所述水热处理的时间为40h～60h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的方法包括：以10℃/min～20℃/min的速率升温至600℃～700℃，保温3h～10h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热解的方法包括：在保护性气氛条件下，以10℃/min～20℃/min的速率升温至900℃～1000℃，保温1h～3h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述酸处理后对产物进行洗涤、过滤和干燥。
7.一种钼单原子多孔碳，其特征在于，由
8.如权利要求7所述的钼单原子多孔碳在仿生催化体系中吸附还原高氯酸盐的应用。
9.如权利要求7所述的钼单原子多孔碳在吸附还原水中ClO4-的应用。
10.如权利要求7所述的钼单原子多孔碳在水中痕量ClO4-检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种钼单原子多孔碳的制备方法，其特征在于，包括利用mgo纳米片，与含有c、s和mo的前驱体溶液混合，干燥后制得粉末并热解，将热解产物进行酸处理以去除模板和纳米颗粒的步骤。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述mgo纳米片的制备方法包括：将mgo粉与分散剂混合后，进行水热处理，将产物经过过滤、洗涤后烧结。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热处理的温度为160℃～200℃；和/或，所述水热处理的时间为40h～60h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的方法包括：以10℃/min～20℃/min的速率升温至600℃～700℃，保温3h～10h。
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