[发明专利]一种金属氧化物/碳材料复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属氧化物/碳材料复合物，该复合物中金属氧化物为过渡金属的氧化物或镧系金属的氧化物，碳材料为多孔碳。该复合物的制备方法如下：首先，制备碳材料，再将金属盐溶解，加入上述碳材料，再加入沉淀剂，搅拌，进行后处理，煅烧，得到金属氧化物/碳材料复合物。该配合物可作为阴极材料电催化降解有机废水。在本发明所提供的制备方法，其反应过程易于控制操作、原料易得，产率高，易于提纯。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别涉及一种金属氧化物/碳材料复合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的飞速发展，环境污水量日益增加，工业废水排放量也日益加重，且废水具有毒性高、浓度大、难生物降解的特点，治理难度大，传统的水处理技术对这些污水处理结果很难达到人们满意的效果，因此如何有效处理这些废水至关重要。

在近年研究中，用电化学高级氧化技术处理难降解废水已逐渐被人们所重视，通过选用具有催化活性的电极材料，再电极反应过程中直接或间接产生羟基自由基，进而降解污染物，其中，可用阳极直接氧化污染物，但此方法不但要求阳极材料要具有搞得析氧过电位，还要求其在废水中具有较高的稳定性和抗腐蚀性，而多数常规电极虽具有高得析氧过电位，但却易腐蚀，且使用时易钝化。

此外，还可通过阴极还原法，在适当的阴极电位下，选择合适的阴极材料，利用阴极还原反应使氧气还原为具有氧化活性的H₂O₂等物质，来氧化有机污染物，因此，研发新型的阴极材料来提高阴极室电催化产生过氧化氢等强氧化剂的能力至关重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：制备碳材料，再将金属盐溶解，加入上述碳材料，再加入沉淀剂，搅拌，进行后处理，煅烧，得到金属氧化物/碳材料复合物，该复合物的有良好的导电性和电化学稳定性，呈现出较好的电催化性能，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种金属氧化物/碳材料复合物，所述金属氧化物为过渡金属的氧化物或镧系金属的氧化物，

所述碳材料为多孔碳，

所述金属氧化物的质量含量为1％～10％。

第二方面，提供.一种制备第一方面的金属氧化物/碳材料复合物的方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)，制备碳材料；

步骤(2)，将金属盐溶解，加入碳材料；

步骤(3)，在步骤(2)的体系中加入沉淀剂，搅拌；

步骤(4)，将步骤(3)得到混合物进行后处理，再进行煅烧，得到金属氧化物/碳材料复合物。

步骤(4)制得的金属氧化物/碳材料复合物，其结构为金属氧化物分散的嵌入到碳材料的表面及内部，

当步骤(4)制得的金属氧化物/碳材料复合物为Co₃O₄/多孔碳复合物时，其红外光谱在2998cm^–1、2884cm^–1、1456cm^–1、1066cm^–1、874cm^–1、3425cm^–1、1798cm^–1、665cm^–1和568cm^–1处存在特征峰，

根据XRD分析，其在衍射角2θ为9.0°、26.5°、31.3°、36.7°、44.8°、59.2°和65.3°处分别存在(111)、(002)、(220)、(311)、(400)、(511)和(440)晶面。