【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着技术的进步和工业化的快速发展，新化学品已大量生产，以满足多个应用领域的需要。然而，一切都有两面性，一些有机污染物，如抗生素和个人护理产品，微塑料、内分泌干扰化学品，多氟化学品经常发现在不同的水环境。由于其非生物降解性，持久性和生态毒性属性，导致潜在的生命健康和生态环境。传统的处理工艺很难去除这些难降解物质，但在高级氧化过程(aops)中，具有强氧化能力的自由基(ross)能够将水介质中难降解有机物分解和矿化为无害产物，在去除废水中难降解有机污染物方面尤为重要。然而，传统芬顿技术由于狭窄的ph的限制以及大量产生的铁泥不可避免的产生额外的处理费用，其次是难以有效地去除难降解有机物。因此开发新型非均相芬顿催化剂，以拓宽芬顿反应ph范围，减少铁离子浸出和扩大自由基的产量在污水处理领域有非常重要的科学意义。
技术实现思路
1、针对传统芬顿技术存在的ph范围窄，催化剂难回收等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用。本专利技术催化剂的合成工艺简单，可控，制备的蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂可用于非均相芬顿体系，实现氯霉素(cap)、磺胺甲恶唑(smx)、环丙沙星(cip)，卡马西平(cbz)和阿特拉津(atz)等难降解有机污染物的高效降解。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、2)在氮气气氛下，将fe2+盐溶液倒入步骤1)混合液中，室温下搅拌反应，之后将反应得到的绿色沉淀物用无水乙醇冲洗后，干燥；
6、3)将步骤2)产物在ar气氛中以600-800℃温度下煅烧1-4h，得到蜂窝状氮掺杂碳型铁基催化剂。
7、进一步地，步骤1)、步骤2)所述溶液的溶剂均为甲醇。
8、进一步地，步骤1)中，双氰胺与二甲基咪唑的摩尔比是1：1.5-4，优选为1：2-3，步骤1)所得混合液中双氰胺的浓度是0.1-1mmol/ml，优选为0.2-0.4mmol/ml。
9、进一步地，步骤2)中，fe2+盐溶液的浓度是0.1-0.4mmol/ml，fe2+盐与二甲基咪唑的投料摩尔比是1：2.5-6，优选为1：4-5。二甲基咪唑的作用是与fe2+发生配位作用，促进后续类金属有机骨架(mof)的合成。
10、进一步地，步骤2)中，室温搅拌反应的时间是2-3h。
11、进一步地，步骤3)中，煅烧温度是700-750℃。
12、本专利技术还提供所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂在催化降解水体中有机污染物的应用，所述应用方法为：将催化剂和h2o2投入到有机污染物水溶液中，水溶液的ph为3-6.5，优选为3.9-4.1；催化剂添加的终浓度为0.1-0.3g·l-1，h2o2添加的终浓度为3-8mm，反应温度是15-35℃。
13、由于采用了上述合成方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
14、1.本专利技术采用室温下搅拌，利用二甲基咪唑和fe2+配位，避免了额外的能量消耗。
15、2.通过额外的添加双氰胺进行改性，明显提高了材料的催化效率。
16、3.蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂使非均相芬顿反应体系在更宽的ph范围内有更高的适应性，克服了传统芬顿的严格酸性限制。
17、4.本专利技术制备出的蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂能够产生更多的·oh，可以加速难降解污染物的去除，提高矿化率。
18、5.本专利技术制备出蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂具有较好的磁性，更加便于回收，解决了催化剂不易回收的特点。
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1.一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）、步骤2）所述溶液的溶剂均为甲醇。
3.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，双氰胺与二甲基咪唑的摩尔比是1：1.5-4，优选为1：2-3，步骤1）所得混合液中双氰胺的浓度是0.1-1mmol/mL，优选为0.2-0.4mmol/mL。
4.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，Fe2+盐溶液的浓度是0.1-0.4mmol/mL，Fe2+盐与二甲基咪唑的投料摩尔比是1：2.5-6，优选为1：4-5。
5.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，室温搅拌反应的时间是2-3h。
6.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中，煅烧温度是700-750℃。
7.如权利要求1-6任一所述方法制备的一种蜂窝状磁性氮
8.如权利要求7所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂在催化降解水体中有机污染物的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于所述应用方法为：将催化剂和H2O2投入到有机污染物水溶液中，水溶液的pH为3-6.5，优选为3.9-4.1；催化剂添加的终浓度为0.1-0.3g·L-1，H2O2添加的终浓度为3-8 mM，反应温度是15-35℃。
...【技术特征摘要】
1.一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）、步骤2）所述溶液的溶剂均为甲醇。
3.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，双氰胺与二甲基咪唑的摩尔比是1：1.5-4，优选为1：2-3，步骤1）所得混合液中双氰胺的浓度是0.1-1mmol/ml，优选为0.2-0.4mmol/ml。
4.如权利要求1所述的一种蜂窝状磁性氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，fe2+盐溶液的浓度是0.1-0.4mmol/ml，fe2+盐与二甲基咪唑的投料摩尔比是1：2.5-6，优选为1：4-5。
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【专利技术属性】
技术研发人员：汤俊涛，杜小朋，王冠龙，何志桥，宋爽，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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