【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水污染控制，尤其涉及一种配体辅助超分子策略热解合成单原子钴催化剂的方法及所得催化剂和应用。
技术介绍
1、本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、抗生素类药物作为一种典型的新污染物，具有用量大、使用范围广的特点，在自然水环境中广泛检出，尽管目前抗生素在环境中暴露水平较低，但其结构稳定、具有生物累积效应和放大效应，对生态系统的潜在危害不容忽视。鉴于当前水体中抗生素污染的来源和成分复杂，污水处理需要有针对性地、可持续地净化特定类型的污水，以实现不同水环境中对痕量抗生素的精确氧化降解，因此开发可选择性调节的处理技术势在必行。
3、高级氧化技术(aops)依赖原位产生的强氧化性活性物质，可将抗生素高效降解甚至完全矿化。因而，aops在抗生素污染治理中被广泛应用。近年来，基于原位产生有机自由基(r-o·)的过氧乙酸(peracetic acid，paa)高级氧化技术(paa-aops)受到了越来越多研究人员的关注，因具有操作简单、成本低和毒副产物少等优势，在水体修复领域展现出巨大潜力。另外，相比传统aops体系中产生的无机自由基活性物质(如·oh，so4·-)，r-o·存活时间更长，受水体复杂基质干扰更小，因此对抗生素类新污染物具有更强的选择性降解能力。
4、新型高效催化体系的构建是当下过氧乙酸高级氧化技术的主要研究方向，其核心在于研发高活性、高稳定性的活化技术，以
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种配体辅助超分子策略热解合成单原子钴催化剂的方法及所得催化剂和应用，本专利技术的制备方法制得的单原子钴催化剂可实现金属位点的最大化利用率、较低的金属投加量以及极低的金属渗滤量，利用其催化活化过氧乙酸降解污水中磺胺类抗生素时，催化过程中不会产生二次污染，催化效率高并且可以多次回收重复利用。
2、第一方面，本专利技术提供了一种配体辅助超分子策略热解合成单原子钴催化剂的方法，包括如下步骤：
3、将酞菁钴和均苯三酸在水中混合后得到酞菁钴-均苯三酸配合物溶液；然后加入双氰胺水溶液，搅拌均匀后加入n-烯丙基硫脲水溶液，搅拌反应后将获得的固体产物洗涤、干燥，然后在惰性气氛的保护下进行高温热解，然后将热解产物进行酸浸、洗涤，干燥后即得单原子钴催化剂。
4、第二方面，本专利技术提供了上述方法制备得到的单原子钴催化剂。
5、第三方面，本专利技术提供了上述单原子钴催化剂在活化过氧乙酸降解磺胺类抗生素中的应用。
6、与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：
7、(1)本专利技术采用了配体辅助超分子策略，利用金属钴盐和有机配体在适宜条件下形成金属钴-配体稳定螯合物，凭借分子间氢键实现金属钴-配体螯合物与碳氮基底的自组装过程，得到含有高负载量的金属超分子前驱体，经高温热解可以获得单原子钴催化剂；整体步骤较为简单，实现了金属催化位点的最大化利用，降低了催化剂合成中金属的添加量；同时，该方法得到的单原子催化剂中，由于金属位点与配体之间形成了稳定配位结构，因此在很大程度上阻止了反应过程中金属的渗滤，钴的负载量最高可达12wt％以上，显著高于目前报道的大多数单原子钴催化剂的负载量。
8、(2)本专利技术的方法制备的单原子钴催化剂具有丰富且均一的对称co-n4-c配位结构，可催化过氧乙酸分解原位生成多种活性氧物种，包括·oh、r-o·和单线态氧(1o2)，可实现对污水中磺胺类抗生素的高效降解，2min内即可使磺胺类抗生素的去除率达到90％以上，5min内的抗生素去除率达到98％以上；而且本专利技术制备得到的单原子钴催化剂在催化过程中不会产生二次污染，且在多次循环利用后仍能保持极高催化效率，可实现对磺胺类抗生素的高效、稳定、持续降解。
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1.一种配体辅助超分子策略热解合成单原子钴催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酞菁钴、均苯三酸、双氰胺和N-烯丙基硫脲的用量比为(1～1.5)mmol:(4～6)mmol:(2.5～3.5)g:(2.5～3.5)g。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌均匀后加入N-烯丙基硫脲水溶液的步骤中，搅拌的时间为10～60min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌反应的步骤中，搅拌反应的时间为3～8h，搅拌反应的温度为10～40℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酞菁钴-均苯三酸配合物溶液的总摩尔浓度为40～150mM；双氰胺水溶液的浓度为5～20g/L；N-烯丙基硫脲水溶液的浓度为5～20g/L。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气氛选自氩气或氮气；所述高温热解的温度为650～750℃，高温热解的时间为3～6h。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸浸过程采用盐酸或硫酸溶液，浓度为0.05～0.5m
8.如权利要求1～7任一项所述的方法制备得到的单原子钴催化剂。
9.如权利要求8所述的单原子钴催化剂在活化过氧乙酸降解磺胺类抗生素中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述单原子钴催化剂、过氧乙酸和磺胺类抗生素的比例为(100～200)mg:(0.2～0.6)mmol:(1～15)μmol；所述单原子钴催化剂的浓度为100～200mg/L；pH为6.8～7.2。
...【技术特征摘要】
1.一种配体辅助超分子策略热解合成单原子钴催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酞菁钴、均苯三酸、双氰胺和n-烯丙基硫脲的用量比为(1～1.5)mmol:(4～6)mmol:(2.5～3.5)g:(2.5～3.5)g。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌均匀后加入n-烯丙基硫脲水溶液的步骤中，搅拌的时间为10～60min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌反应的步骤中，搅拌反应的时间为3～8h，搅拌反应的温度为10～40℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酞菁钴-均苯三酸配合物溶液的总摩尔浓度为40～150mm；双氰胺水溶液的浓度为5～20g/l；n-烯丙基硫脲水溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红敏，张龙龙，孙小银，刘华清，陈晨，李瑞平，单瑞峰，张春雨，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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