一种单原子钴掺杂石墨相氮化碳改性碳电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种单原子钴掺杂石墨相氮化碳改性碳电极及其制备方法和应用，属于技术领域。本发明专利技术制备的单原子钴掺杂石墨相氮化碳改性碳电极包括碳电极基底和钴掺杂石墨相氮化碳催化层。碳电极的含氧官能团和单原子钴协同调控两电子氧还原的选择性与活性，实现电催化氧气高效稳定产生过氧化氢。将该碳电极应用于电催化臭氧氧化技术，原位产生的H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;与臭氧反应产生羟基自由基（•OH），单原子钴、氮化碳也可以直接作用于臭氧产生•OH，从而显著强化难降解新污染物的去除，可以为污染物的整治提供理论基础和技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电催化，尤其涉及一种单原子钴掺杂石墨相氮化碳改性碳电极及其制备方法和应用。

技术介绍

1、近年来，新污染物（ecs）在地表水、地下水、污水处理厂二沉池出水中被频繁检出。尽管这些ecs的浓度相对较低（ng/l~μg/l），不会造成突发性危害（急性毒性低），但多种ecs共存可能产生协同作用，长期低剂量暴露会对生态环境和人体健康造成潜在威胁。因此，亟待开发可以有效去除水中ecs的深度处理技术，持续降低环境风险，保障水质安全。

2、electro-peroxone（ep电催化臭氧）是一种去除水中ecs的有效技术。通过耦合臭氧和电化学技术，利用碳电极具有高析氢过电位和低过氧化氢分解活性的特性，将臭氧曝气中混合的氧气（o2）以阴极还原的方式原位转化为h2o2，进而通过h2o2与o3之间的peroxon反应，强化o3转化为•oh，从而实现难降解ecs的高效去除。此外，h2o2还能将次溴酸盐（bro−，溴酸盐产生过程中的重要中间产物）快速还原为溴离子（br−），有效抑制水体中的br−转化为bro3−。

3、然而，ep电催化臭氧技术存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种单原子钴掺杂石墨相氮化碳改性碳电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述冷冻和冷冻干燥依次替换为水热反应和鼓风干燥；所述水热反应的温度为100~200℃，时间为6~10 h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述镍网的目数为200目；所述碳泥在镍网上的负载量为0.03~0.05 g/cm2；所述第一煅烧的温度为300~400 ℃，时间为1~2h。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碳氮源包括尿素、双氰胺或三聚氰胺；第二煅烧的温度为500~600 ℃，时间...

【技术特征摘要】

1.一种单原子钴掺杂石墨相氮化碳改性碳电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述冷冻和冷冻干燥依次替换为水热反应和鼓风干燥；所述水热反应的温度为100~200℃，时间为6~10 h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述镍网的目数为200目；所述碳泥在镍网上的负载量为0.03~0.05 g/cm2；所述第一煅烧的温度为300~400 ℃，时间为1~2h。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碳氮源包括尿素、双氰胺或三聚氰胺；第二煅烧的温度为500~600 ℃，时间为3~5 h。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钴源包括硝酸钴；所述氮化碳与钴源的质量比为100:3。

6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭杨，李剑锋，曹陶陶，赵华章，毛月霜，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：