一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法技術(shù)

技術(shù)編號：43908813 閱讀：10 留言：0更新日期：2025-01-03 13:17

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法，實現(xiàn)高效低耗去除鹵代抗生素。本發(fā)明專利技術(shù)通過簡單方便的制備方法以MOFs為前驅(qū)體合成了氮配位單原子鈷。通過調(diào)控制備方法，氮配位單原子鈷以Co?N4結(jié)構(gòu)存在，分散性好，活性位點多。該催化劑作為陰極應(yīng)用于電催化脫鹵中時可以實現(xiàn)含鹵抗生素的高效快速去除，且pH適用廣，受共存離子影響小，循環(huán)使用性好，鈷溶出極低。

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【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及材料、環(huán)境領(lǐng)域，具體地，本專利技術(shù)涉及氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法。

技術(shù)介紹

1、鹵代抗生素被廣泛用于人們的日常生活中，然而其過度使用會導(dǎo)致耐藥細(xì)菌和耐藥基因的生成，威脅生態(tài)環(huán)境。但鹵代抗生素難以生物降解，且物理方法無法破壞鍵能很強(qiáng)的碳-鹵鍵，會導(dǎo)致二次污染。化學(xué)法條件苛刻，能耗高，容易產(chǎn)生毒性較高的含鹵中間體。因此，迫切需要一種實用的鹵代抗生素去除技術(shù)。電化學(xué)還原是一種不需要額外試劑、操作簡單、無二次污染的清潔高效的脫鹵方法。開發(fā)高效、穩(wěn)定的電催化劑是電化學(xué)脫鹵的關(guān)鍵。

2、在脫鹵反應(yīng)中，鈀基貴金屬催化劑得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在實際應(yīng)用中，鈀經(jīng)常以納米粒子的形式存在于反應(yīng)體系中，金屬內(nèi)部的鈀原子無法得到充分利用，導(dǎo)致原子利用率顯著降低。此外，貴金屬的稀缺性和高成本使其無法滿足日益增長的催化需求。因此，開發(fā)具有高催化活性的非貴金屬催化劑已成為研究的重點。單原子催化劑由于具有接近100%的原子利用率、較高的催化活性和選擇性、不飽和配位環(huán)境等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于co2還原、硝酸鹽還原、水裂解等領(lǐng)域。因此，將非貴金屬單原子催化劑應(yīng)用到電催化脫鹵中是經(jīng)濟(jì)可行的，如何調(diào)控單原子的制備方法從而達(dá)到高效脫鹵值得探究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本專利技術(shù)的目的旨在將制備的活性位點多的氮配位單原子鈷催化劑作為陰極應(yīng)用于電催化脫鹵中，該體系穩(wěn)定性好、ph適用范圍廣，可以產(chǎn)生較多的原子氫，實現(xiàn)高效低耗去除鹵代抗生素。

2、本專利技術(shù)涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化

3、上述的co-n/c陰極在電催化脫鹵中的方法，其特征在于：陰極單原子鈷催化劑負(fù)載量為1-5?mg?cm-2.

4、上述co-n/c陰極的制備方法，其特征在于以下步驟：

5、（1）將2-甲基咪唑溶于甲醇中形成溶液i，將硝酸鋅、硝酸鈷溶于甲醇中形成溶液ii，將溶液i倒入溶液ii中，室溫攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在烘箱120℃保持4小時，冷卻至室溫，用甲醇清洗后過夜干燥，得到co/zif-8；（2）將步驟（1）得到的co/zif-8在惰性氣氛下750-1000℃煅燒2-5小時，得到co-n/c；（3）將co-n/c與乙醇和nafion均勻混合，將油墨涂覆在碳布上自然晾干。

6、上述的氮配位單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于硝酸鋅和硝酸鈷的摩爾比為70:?1至5:?1。

7、本專利技術(shù)具有以下的突出特點：

8、（1）該催化劑制備方法簡便，合成的單原子鈷分散性好，活性位點多。

9、（2）該體系在電催化脫鹵中能耗低，ph應(yīng)用范圍廣，可以去除多種鹵代抗生素，受水體中的共存離子干擾較小，十次循環(huán)后仍能保持穩(wěn)定的脫鹵性能，鈷溶出低。

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【技術(shù)保護(hù)點】

1.本專利技術(shù)涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法，其特征在于：將鈷以Co-N4配位形式存在的氮配位單原子鈷催化劑（Co-N/C）為陰極，在雙室反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)溶液的pH至?3-9，控制電流為0.125-2.5?mA?cm-2進(jìn)行電催化脫鹵反應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Co-N/C陰極在電催化脫鹵中的方法，其特征在于：陰極的單原子鈷催化劑負(fù)載量為1-5?mg?cm-2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Co-N/C陰極的制備方法，其特征在于以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Co-N/C陰極的制備方法，其特征在于硝酸鋅和硝酸鈷的摩爾比為70:?1至5:?1。

【技術(shù)特征摘要】

1.本發(fā)明涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法，其特征在于：將鈷以co-n4配位形式存在的氮配位單原子鈷催化劑（co-n/c）為陰極，在雙室反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)溶液的ph至?3-9，控制電流為0.125-2.5?ma?cm-2進(jìn)行電催化脫鹵反應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co-n/c陰...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周明華，宋格，
申請(專利權(quán))人：南開大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：

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