【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化劑材料，具體涉及一種以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑及制備方法和應用。
技術介紹
1、與傳統的高級氧化技術相比，基于過硫酸鹽(ps)的高級氧化技術(ps-aops)具有穩定性高、傳輸距離長、成本低廉等優點，受到了廣泛關注。ps可利用外部能量(如紫外線照射、熱、超聲波和電)等來進行活化，但這種方式存在能量要求高、設備成本高、設備耐久性差的問題。而非均相催化劑活化具有高效、反應條件溫和、無需外加能量等特點，因此基于催化劑的活化方法正越來越多地在ps-aops中采用。目前，鐵基催化劑由于其類芬頓活性、廉價易得等特性，是目前非均相催化過硫酸鹽去除水體中四環素(tc)的研究熱點。
2、在天然水體中，無機離子和天然有機質(nom)普遍存在，對ps-aops有較大影響。與自由基相比，非自由基氧化具有高選擇性和抗干擾能力，包括單線態氧(1o2)、高價金屬和表面結合氧化配合物，它們允許選擇性氧化富含電子的污染物，從而比自由基反應系統更有效地利用氧化劑，在污染物降解過程中起著至關重要的作用。且不受共存離子和不同水基質的干擾。因此，人們對優先生成非自由基催化劑的興趣越來越大。
3、專利cn116422360a提供了一種非均相鈷基催化劑及其制備方法和應用，稱取硝酸鋅、硝酸鈷，在甲醇溶劑中溶解得溶液a，稱取2-甲基咪唑，溶于甲醇,得到溶液b，隨后將溶液a和溶液b混合，在溫度為20-40°c的條件下靜置12-72h，得到懸濁液，去除懸濁液的溶劑，用甲醇洗滌三次,，得到的產物干燥后為催化劑前驅體，將催化劑前
4、專利cn116809081a提供了一種非均相鐵基催化劑及其制備方法和應用，主要步驟包括：攪拌下，將nh4fe(so4)2，溶液逐滴加入到二硫化鎢乙醇懸浮液中，50~90°c下攪拌反應2~10小時，其中nh4fe(so4)2與ws2的摩爾比為(1~4):1，將其過濾、洗滌、烘干，制得所述非均相鐵基催化劑feooh@ws2。非均相鐵基催化劑活化pds降解污染物的過程中主要活性物質為so4·-，該活性物質容易受到水中共存離子和不同水基質的干擾，在實際水體應用中容易受到限制。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑及制備方法和應用，使催化過程產生以1o2為主要活性氧物質的非自由基氧化過程，具有較高的污染物降解效率，且不易受到水中共存離子和不同水基質的干擾，在實際水體的處理中具有廣泛的應用。
2、本專利技術通過以下技術方案實現：
3、一種以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，包括以下步驟：
4、（1）石墨烯在水中分散制備成石墨烯懸浮液；
5、（2）向石墨烯懸浮液中加入氮源和鐵源，混合均勻后進行水熱反應，反應物洗滌、干燥；
6、（3）步驟（2）干燥后的材料在氮氣氣氛下高溫炭化，得以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑。
7、進一步地，步驟（1）中石墨烯懸浮液中石墨烯的濃度為1-4mg/l。
8、進一步地，步驟（2）中石墨烯、鐵源和氮源的質量比為1：1~3：1~10：2：40。
9、進一步地，步驟（2）中的氮源為尿素、硝酸銨、氨水中的一種，鐵源為硫酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。
10、進一步地，步驟（2）中水熱反應的條件為：反應溫度為140-180℃，反應時間為8-14h。
11、進一步地，步驟（3）中高溫炭化的條件為：高溫炭化溫度為650-750℃，高溫炭化時間為2-3h。
12、進一步地，步驟（2）中的干燥為真空冷凍干燥；步驟（3）中升溫速率為3-5℃/?min，降溫速率為3-5℃/?min。
13、本專利技術中，上述的制備方法制備得到的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑。
14、本專利技術中，上述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑在催化降解水污染物中的應用。
15、進一步地，所述的水污染物為四環素。
16、進一步地，為了實現更高的經濟效益，在降解反應結束后將水體的fexoy/ng分離、回收、清洗、干燥，得到可再次利用的fexoy/ng材料，清洗時使用去離子水和乙醇反復清洗3-5次。
17、有益效果
18、本專利技術對催化劑表面的活性位點進行了調控，制備的催化劑在催化過程產生以1o2為主要活性氧物質的非自由基氧化過程，具有較高的污染物降解效率，且不易受到水中共存離子和不同水基質的干擾，在實際水體的處理中具有廣泛的應用。
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1.一種以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中石墨烯懸浮液中石墨烯的濃度為1-4mg/L。
3.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中石墨烯、鐵源和氮源的質量比為1：1~3：1~10：2：40。
4.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中的氮源為尿素、硝酸銨、氨水中的一種，鐵源為硫酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。
5.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中水熱反應的條件為：反應溫度為140-180℃，反應時間為8-14h。
6.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（3）中高溫炭化的條件為：高溫炭化溫度為650-750℃，高溫炭化時間為2-3h。
7
8.一種權利要求1~7任一項所述的制備方法制備得到的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑。
9.一種權利要求8所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑在催化降解水污染物中的應用。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述的水污染物為四環素。
...【技術特征摘要】
1.一種以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中石墨烯懸浮液中石墨烯的濃度為1-4mg/l。
3.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中石墨烯、鐵源和氮源的質量比為1：1~3：1~10：2：40。
4.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中的氮源為尿素、硝酸銨、氨水中的一種，鐵源為硫酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。
5.根據權利要求1所述的以單線態氧為主要活性物質的非均相鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中水熱反應的條件為：反應...
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