【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化材料及固废处理，具体涉及一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+及应用。
技术介绍
1、近年来，畜禽养殖业在全球范围内迅速增长，随之而来的是大量的粪便产生，畜禽粪污的不断积累，对环境和社会产生了严重的影响。随着畜禽数量的增加，未经妥善处理的粪污排放导致土壤和水体的富营养化，造成了水质污染、水生生态系统受损以及渔业资源减少。此外，粪污中的有机物质分解释放出大量温室气体，如甲烷，加剧了气候变化的问题。这些环境问题对于维护生态平衡和可持续农业的发展构成了威胁。此外，粪便中的养分资源具有重要的农业价值。氮、磷和钾是植物生长所需的主要养分，而有机物质可以改善土壤结构和提高农田的肥力。因此，将畜禽养殖废弃物进行资源化利用，通过适当处理和回收畜禽粪便中的这些养分，来制备可用于农业生产的有机肥料，可以减少对化学肥料的依赖，提高农田产量，降低农业的成本，以及增强食品安全。
2、含腐植酸有机质是一种含有共轭、芳香环、胺基、酚羟基、羰基和醌基等多种活性基团，水溶液呈弱酸性的无定形高分子有机物，具有氧化还原性、络合性和离子交换性。因其独特的分子结构和理化特性，一方面可作为吸附剂吸附饲料中的霉菌毒素和重金属，减少体内重金属沉积，提高畜禽产品品质，另一方面可作为功能性饲料原料改善机体免疫和抗氧化功能，提高生长性能和改善胴体性状。含腐植酸有机质可由生物质(如木头、粪便、树叶等)热解生成。
3、开发高效生物质热解催化剂，控制畜禽粪污热解产物的品质化发展，即以畜禽废弃物为原料制备含腐植酸有机质、有机活性小分子及其他高附加值
技术实现思路
1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用。我们进行了详细的模拟研究，探讨了卟啉锌离子催化剂与畜禽粪污之间的相互作用。通过模拟反应过程，我们寻求了催化剂如何促进有机物质的分解和转化，以实现畜禽粪污的催化热解制取含腐植酸有机水溶肥。
3、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
4、一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+，由卟啉分子(pr2-)与锌离子(zn2+)形成四配位构成，其结构通式如下：
5、式中r和r1为相同或者不同的h，取代或未取代的烷基、芳基或杂环芳基。
6、上述卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+可通过如下方法制备得到：
7、将卟啉化合物和锌盐加入到溶剂中加热反应，产物经沉淀、过滤、洗涤、干燥，得到卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+。
8、进一步地，所述锌盐为锌离子的硝酸盐、磺酸盐、醋酸盐、盐酸盐或硫酸盐。
9、进一步地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或n-甲基吡咯烷酮(nmp)；所述沉淀是指加水或乙醇沉淀。
10、进一步地，所述加热反应的温度为60～80℃，加热反应的时间为1～4h。
11、上述卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用。
12、进一步地，所述应用过程中，卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+和畜禽粪污中的酰胺基化合物结合，通过卟啉锌离子催化剂中的zn2+与酰胺基化合物中的羰基形成稳定的配合物。
13、进一步地，所述应用过程中，卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+和畜禽粪污中的胍基化合物结合，通过卟啉锌离子催化剂中的zn2+与胍基化合物中的胺基形成稳定的配合物。
14、进一步地，所述应用过程中，卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+和畜禽粪污中的咪唑基化合物结合，通过卟啉锌离子催化剂中的zn2+与咪唑基化合物中的亚胺基形成稳定的配合物。
15、进一步地，所述应用方法为：
16、将畜禽粪污与卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+加入到水中搅拌混合均匀，然后升温至60～150℃热催化反应，将反应完成后的浆液进行固液分离，液体产物即为含腐植酸有机水溶肥。
17、进一步地，所述禽畜粪便为猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪中的任意一种或两种以上的混合物。
18、进一步地，所述卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+的加入量为畜禽粪污质量的0.01％～1％。
19、进一步地，所述畜禽粪污与水加入的质量比为1～10:5～10。
20、进一步地，所述热催化反应的时间为1～5h。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、(1)本专利技术的目的是通过模拟卟啉锌离子催化剂与畜禽粪污中氨基酸分子的相互作用，探究金属基催化剂在畜禽粪污热催化裂解过程中产生有机小分子的效果。结合分子动力学精确剪裁机制模拟，反向推演畜禽粪污中利于产有机小分子的决定性物质，分析热催化剂在其上的作用机理。
23、(2)通过这一研究，我们希望能够推动畜禽粪污处理技术的创新，实现畜禽粪污的高效催化热解，使其转化为含腐植酸有机质、有机活性小分子等其他高附加值功能材料，实现畜禽粪污资源化利用的良性循环。一方面含腐植酸有机质产物作为吸附剂，减少粪污对环境的污染；另一方面有机质产物可作为农业生产的肥料，从根源上解决当前土壤有机质含量降低的问题。
24、(3)本专利技术设计的卟啉锌离子催化剂可用于热催化禽畜粪污制备含腐殖酸有机质。materials studio 2023软件模拟结果显示，pr2--zn2+可以和酰胺基结合，由羰基和zn2+形成稳定的配合物。pr2--zn2+可以和胍基结合，由胺基和zn2+形成稳定的配合物。pr2--zn2+更容易和咪唑基结合，由亚胺基和zn2+形成稳定的配合物。
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1.一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+，其特征在于，由卟啉分子与锌离子形成四配位构成，其结构通式如下：
2.根据权利要求1所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+，其特征在于，所述卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+通过如下方法制备得到：
3.根据权利要求2所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+，其特征在于，所述锌盐为锌离子的硝酸盐、磺酸盐、醋酸盐、盐酸盐或硫酸盐；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮；所述沉淀是指加水或乙醇沉淀；所述加热反应的温度为60～80℃，加热反应的时间为1～4h。
4.权利要求1所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用。
5.根据权利要求4所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述应用过程中，卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+和畜禽粪污中的酰胺基化合物结合，通过卟啉锌离子催化剂中的Zn2+与酰胺基化合物中的羰基形成稳定的配合物。
6.根据权利要求4所述的一种卟啉
7.根据权利要求4所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述应用过程中，卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+和畜禽粪污中的咪唑基化合物结合，通过卟啉锌离子催化剂中的Zn2+与咪唑基化合物中的亚胺基形成稳定的配合物。
8.根据权利要求4所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述应用方法为：
9.根据权利要求8所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述禽畜粪便为猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪中的任意一种或两种以上的混合物。
10.根据权利要求9所述的一种卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述卟啉锌离子催化剂Pr2--Zn2+的加入量为畜禽粪污质量的0.01％～1％；所述畜禽粪污与水加入的质量比为1～10:5～10；所述热催化反应的时间为1～5h。
...【技术特征摘要】
1.一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+，其特征在于，由卟啉分子与锌离子形成四配位构成，其结构通式如下：
2.根据权利要求1所述的一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+，其特征在于，所述卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+通过如下方法制备得到：
3.根据权利要求2所述的一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+，其特征在于，所述锌盐为锌离子的硝酸盐、磺酸盐、醋酸盐、盐酸盐或硫酸盐；所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或n-甲基吡咯烷酮；所述沉淀是指加水或乙醇沉淀；所述加热反应的温度为60～80℃，加热反应的时间为1～4h。
4.权利要求1所述的一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用。
5.根据权利要求4所述的一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述应用过程中，卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+和畜禽粪污中的酰胺基化合物结合，通过卟啉锌离子催化剂中的zn2+与酰胺基化合物中的羰基形成稳定的配合物。
6.根据权利要求4所述的一种卟啉锌离子催化剂pr2--zn2+在催化畜禽粪污制取含腐植酸有机水溶肥中的应用，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：宿新泰，王淦，张翼，田富才，付彦江，黄利新，李怡招，杨超，
申请(专利权)人：新疆万方福田农业科技环保有限公司，
类型：发明
国别省市：
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