[发明专利]一种2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的制备方法及其用途

说明书

本发明属于催化降解有机污染物领域，提供了一种关于二甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的制备方法及其用途，按照下述步骤进行：步骤1、钴离子掺杂的前躯体的碳化：称取一定量的二甲基咪唑和适量钴盐充分混合，在氮气氛围保护下，在管式炉中进行煅烧后，进行水洗除杂，得到钴掺杂的二甲基咪唑基碳材料；步骤2、高温氧化：在通空气或者氧气的条件下，进行高温氧化，制得二甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料。通过本发明所述的方法制备的二甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的具有高比表面积，可在吸附催化有机污染物领域广泛使用。

技术领域

本发明属于催化降解有机污染物领域，涉及一种2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的制备方法及其用途。

背景技术

多孔炭，是黑色粉末状或块状的无定形碳，因具有高的比表面积，超小的密度，而被广泛的应用于水质净化、气相吸附、工业尾气净化、气体脱硫、空气干燥、防毒面具、工业溶剂脱色提纯、除臭、催化剂载体等。产品更具脱色、提纯、除杂、除臭、去异味、载体、净化、回收等功能。

近年来，在催化领域，Co₃O₄由于其具有超强的氧化催化的性能，备受研究人员关注。另外过硫酸氢钾因为可以产生具有高的氧化还原电势的过硫酸根离子，从而有效降解有机污染物引起了广泛的关注。同时，钴催化剂可以高效地活化过硫酸氢钾，形成氧化催化体系并表现出对有机污染物的超强催化性能。以钴盐作为催化剂，在温和条件下，具有较高的反应效率，而且不需要相转移催化剂以及硫化物助剂等；另外，只需经过一步加料完成，工艺简单，操作方便，节省了大量的人力和物力。

发明内容

本发明成功地通过高温碳化、高温氧化两步操作，制备出具有高效催化性能的2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料。且原料成本低，反应流程短，工艺操作简单，反应条件温和，产品选择性好，对环境无污染，符合绿色经济要求。

本发明的目的是提供关于2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的制备方法首先，金属离子掺杂的前躯体的碳化。其次，在通空气或者氧气的条件下，进行高温氧化，制得2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料。通过本发明所述的方法制备的2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的具有高比表面积，可在吸附催化有机污染物领域广泛使用。并通过多种表征手段，揭示复合材料的形貌以及孔道分布等参数。

本发明采用的技术方案是：

一种2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1、钴离子掺杂的前躯体的碳化：

取一定比例的2-甲基咪唑和钴盐，充分混合后，在惰性气体氛围下程序升温至碳化温度，然后进行高温碳化，经过清洗除杂，即可得到钴掺杂的2-甲基咪唑基碳材料；

步骤2、高温氧化：将步骤1所得的钴掺杂的2-甲基咪唑基碳材料在通空气或者氧气的条件下，进行高温氧化，制得2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料。

步骤1中，2-甲基咪唑和钴盐的质量比为1～8:1。

步骤1中，钴盐为硝酸钴或氯化钴中的一种或两种。

步骤1中，所述程序升温速度为3-10℃·min^-1，碳化温度为500-900℃，保温时间为0.5-3h。

步骤1中，惰性气体为氮气或氩气中的一种。

步骤1中，清洗用的是去离子水或蒸馏水或热水。

步骤2中，高温氧化温度为200-500℃，并维持0.5-6h。

步骤2中，高温氧化是在氧气或者空气氛围下进行的。

步骤2中，高温氧化是在马弗炉或管式炉中进行的。

将本发明所制备的2-甲基咪唑基多级孔催化剂碳材料用于催化降解水环境中的氯霉素。本发明的有益效果为：