【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于环境污染治理领域，尤其涉及一种铁单原子/导电棉织物复合材料的制备及其应用于类芬顿氧化体系去除污废水中的各种难降解有机污染物。
技术介绍
0、
技术介绍
：
1、单原子催化是一种将金属催化剂原子级分散在载体表面且具有金属高利用率的多相催化方法。单原子催化剂可以最大限度地暴露出活性金属位点，进而达到超高的催化活性。研究表明：在碳基体中植入金属单原子可以增加氧化还原位点，提高单电子转移反应的电导率。此外，配位金属原子可以同时改善碳骨架的局部电荷/自旋结构，促进在类芬顿体系中与各种氧化剂(例如，过氧化氢、过硫酸盐)的强相互作用。因此，与单一的金属基或碳基催化剂相比，植入的金属单原子可以产生大量潜在的高活性中心并强化生成活性氧物种的动力学过程，从而极大促进难降解有机污染物的高效降解。但是，国内外针对单原子催化剂激活各种氧化剂的相关研究主要集中在非均相催化体系，在实际使用中存在单原子催化剂易团聚、回收和再利用困难、且易受环境基质干扰而降低催化活性等瓶颈。如何解决上述问题也是单原子催化剂面向应用必须考虑的实际问题。
2、载体负载为单原子催化剂的实际应用提供了有效途径。棉纤维可作为优良的催化剂载体与高级氧化技术耦合，实现催化剂在棉纤维表面的原位结合，解决催化剂易团聚、回收和再利用困难的问题，并且可以大幅度提高催化剂的催化效率和稳定性以增强其适应复杂环境条件的能力。但是目前利用各种纤维作为催化剂载体实现载体与催化剂的耦合，往往需要加入粘合剂以实现催化剂的稳定结合。这个过程导致催化剂的催化效能受到极大影响，且成本
技术实现思路
0、
技术实现思路
：
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，能够在不添加任何粘合剂的情况下，实现将单原子催化剂固定在棉纤维表面，并应用于类芬顿氧化体系去除污废水中的各种难降解有机污染物。本专利技术提供的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，能够解决需要额外加入粘合剂以实现载体与催化剂的耦合这一核心瓶颈，具有绿色环保、成本低廉的优势。因此，这种铁单原子/导电棉织物复合材料具有规模化制备的应用前景。
2、本专利技术提供一种铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1)将木质素与小分子含氮前驱物、铁盐溶液等混合、搅拌，得到制备铁单原子催化剂的前驱体。
4、s2)将所述前驱体冻干，然后在惰性气氛下煅烧热解，得到黑色的金属碳基材料。
5、s3)将所述金属碳基材料在酸溶液浸泡后，洗至中性，得到木质素为前驱物的铁单原子催化剂。
6、s4)将棉织物浸渍在零度以下的含有氢氧化钠/尿素的单原子催化剂分散液中，取出，轧压，并多次重复此步骤，然后放入硫酸/硫酸钠水溶液中进一步进行浸渍处理，得到铁单原子/导电棉织物复合材料。
7、优选的，所述小分子含氮前驱物为三聚氰胺、双氰胺或尿素；所述含氮小分子溶液为1～10mol/l；木质素与含氮小分子溶液的质量体积比为100g：50ml～100g：2000ml。
8、优选的，所述铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁；木质素与铁盐的质量比为100g：10g～100g：200g；
9、优选的，所述冻干温度为-40～-80℃；所述惰性气氛是氮气和/或氩气；所述煅烧是在5-30℃/min的升温速率，升温至400～1200℃。
10、优选的，所述酸浓度为0.1～10mol/l；所述浸泡时间为0.5～48h；所述酸溶液为盐酸、硝酸或硫酸。
11、优选的，棉织物水浴温度为-20～0℃；取出、轧压重复此步骤1-10次；氢氧化钠/尿素的浓度范围为2％-25％(wt.％)氢氧化钠/2％-30％(wt.％)尿素；分散液中单原子催化剂的浓度为0.5-20％(wt.％)；硫酸/硫酸钠水溶液为2％-25％(wt.％)硫酸/2％-30％(wt.％)硫酸钠水溶液。
12、本专利技术还提供了上述制备方法所制备的铁单原子/导电棉织物复合材料。
13、本专利技术还提供了上述制备方法所制备的铁单原子/导电棉织物复合材料激活氧化剂(过氧化氢或者过硫酸盐中的一种或多种)去除各种难降解污染物的应用。
14、优选的，铁单原子/导电棉织物复合材料与氧化剂的投加量比例为0.1g/l：0.25mmol/l～0.1g/l～10mmol/l。
15、优选的，所选污染物为酚类污染物(双酚a)。
16、本专利技术提供一种铁单原子/导电棉织物复合材料的绿色、高效、规模化制备，包括以下步骤：s1)将木质素与小分子含氮前驱物、铁盐溶液等混合、搅拌，得到制备铁单原子催化剂的前驱体。s2)将所述前驱体冻干，在惰性气氛下煅烧热解，得到黑色的金属碳基材料。s3)将所述金属碳基材料在酸溶液浸泡后，洗至中性，得到高负载量的铁单原子催化剂。s4)将棉织物浸渍在零度以下的含有氢氧化钠/尿素的单原子催化剂分散液中，取出，轧压，并多次重复此步骤，然后放入硫酸/硫酸钠水溶液中进行进一步的浸渍处理，得到铁单原子/导电棉织物复合材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种铁单原子/导电棉织物复合材料的制备及其应用于类芬顿氧化体系，可以实现废污水中各种难降解有机污染物的高效降解氧化。具有处理效果好、成本低、易于扩大生产且可规模化制备等特点，有望为用于废污水的高级氧化处理体系提供一种新途径。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.本专利技术提供一种铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1)中的小分子含氮前驱物为三聚氰胺、双氰胺或尿素；所述含氮小分子溶液为1～10mol/L，生物质与含氮小分子溶液的质量体积比为100g：50ml～100g：2000ml。
3.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1)中铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁；生物质与铁盐的质量比为100g：10g～100g：200g。
4.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2)中冻干温度为-40～-80℃；所述惰性气氛是氮气和/或氩气；所述煅烧是在5-30℃/min的升温速率，升温至400～1200℃。
5.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3)中所述酸溶液为盐酸、硝酸或硫酸。
6.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备
7.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4)中棉织物水浴温度为-20～0℃；氢氧化钠/尿素的浓度范围为2％-25％(wt.％)氢氧化钠/2％-30％(wt.％)尿素；分散液中单原子催化剂的浓度为0.5-20％(wt.％)；硫酸/硫酸钠水溶液为2％-25％(wt.％)硫酸/2％-30％(wt.％)硫酸钠水溶液。
8.一种权利要求1～7任一项所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法制备的铁单原子/导电棉织物复合材料。
9.一种权利要求8所述的铁单原子/导电棉织物复合材料激活氧化剂(过氧化氢或者过硫酸盐中的一种或多种)去除各种难降解污染物的应用。
...【技术特征摘要】
1.本发明提供一种铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1)中的小分子含氮前驱物为三聚氰胺、双氰胺或尿素；所述含氮小分子溶液为1～10mol/l，生物质与含氮小分子溶液的质量体积比为100g：50ml～100g：2000ml。
3.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1)中铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁；生物质与铁盐的质量比为100g：10g～100g：200g。
4.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2)中冻干温度为-40～-80℃；所述惰性气氛是氮气和/或氩气；所述煅烧是在5-30℃/min的升温速率，升温至400～1200℃。
5.根据权利要求1所述的铁单原子/导电棉织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：苟晓东，刘强，刘勃，王睿，张燊，张芙蓉，马坤，憨化景，于佳民，邱金伟，
申请(专利权)人：山东省环科院环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。