[发明专利]一种电催化脱卤催化剂

说明书

本发明涉及一种用于电催化脱卤的催化剂，所述催化剂为磷化钴/氧化钴复合物(简称Co‑P/O)，磷化钴(Co‑P)与氧化钴(Co‑O)摩尔比为1～10∶1～15。本发明催化剂在有机卤代化合物的电催化脱卤方面有优异的性能，为卤代有机废水的处理提供有效的技术途径。本发明还公开了磷化钴/氧化钴复合物(Co‑P/O)催化剂的制备工艺和使用方法。

技术领域

本发明属于脱卤反应领域，具体涉及一种用于电催化脱卤的磷化钴/氧化钴复合催化剂(以下简称Co-P/O)。

背景技术

卤代有机化合物具有高度稳定性和毒性，一旦进入环境，对生态环境和人类健康造成极大危害。要实现卤代有机化合物的分解，关键是脱卤。然而传统水处理工艺很难实现脱卤。电催化还原是一种比较有效的脱卤技术。目前电催化还原脱卤依赖于贵重金属催化剂，通过催化剂产生的高活性原子氢实现还原脱卤。然而，贵重金属高成本和易中毒失活的缺点限制其实际应用。

目前报道的是磷化钴用于催化分解水产氢、不饱和烃类分子催化加氢、轻循环油催化加氢等。氧化钴多用于储能材料、光催化剂、着色剂、磁性材料、石油炼制催化剂和光学器件面板。经发明人研究发现，卤代分子中的卤原子与氧化钴的钴原子可形成化学键吸附卤代有机分子；利用磷化钴产生原子氢和氧化钴吸附卤代有机分子的协同作用，实现卤代有机化合物的高效脱卤。没有报道磷化钴和氧化钴以及它们的复合物用于卤代有机分子电催化脱卤。

附图说明

图1为Co-P/O的扫描电镜图:Co-P/O复合物为尺寸300～400nm的纳米簇形貌

图2为Co-P/O的元素影像图：Co、P和O元素在纳米簇中均匀分布

图3为Co-P/O的Co原子光电子能谱图：778.34和793.29eV峰为Co-P中Co 2p结合能；781.26和797.57eV为Co-O中Co 2p结合能

图4为Co-P/O的P原子光电子能谱图：129.36和130.12eV分别为Co–P中2p_3/2和P2p_1/2结合能；133.59eV为P-O键中P 2p结合能

图5为FLO在不同电极材料(纯Ti片、负载商业Pd/Cd的Ti片和负载Co-P/O复合物的Ti片)的电催化脱卤效率：Co-P/O复合物催化剂的脱卤最好

图6为FLO在负载Co-P/O复合物Ti片的电催化脱卤效率：反应时间开始阶段，脱掉1个Cl的脱卤产物(FLO-1Cl)浓度升高，随着反应时间延长，FLO-1Cl浓度慢慢降低，同时，2个Cl完全脱掉的脱卤产物(FLO-2Cl)浓度逐渐升高，溶液中的Cl^-离子浓度也一直升高，说明脱卤成功

图7为卤代物(TAP和CAP)在负载Co-P/O复合物的Ti片的电催化脱卤效率：该发明催化剂可有效地对TAP和CAP进行脱卤

图8为卤代物(TAP和CAP)在负载Co-P/O复合物的Ti片的电催化脱卤效率：随着反应时间延长，溶液中的Cl-浓度一直升高，说明脱卤成功

图9为三氯甲烷(TCM)在负载Co-P/O复合物的Ti片的电催化脱卤效率：随着反应时间延长，TCM浓度降低，溶液中的Cl-浓度一直升高，说明脱卤成功

图10为5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)自旋捕获电子顺磁共振(ESR)谱图：原子氢信号产生于Co-P，说明Co-P具有产原子氢的能力