[发明专利]一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂，其特征在于：所述的催化剂按以下方法进行制备：

(1)将FeCl₃·6H₂O和CH₃COONa溶解在乙二醇中，搅拌均匀得到混合液，将所述的混合液中于195～205℃常压下进行水热反应19.5～20.5小时，将得到的混合液经后处理得到多孔Fe₃O₄微球；所述的FeCl₃·6H₂O和CH₃COONa的质量比为1:2.5～3；

(2)将步骤(1)所得制备的多孔Fe₃O₄微球超声分散于去离子水中得到浓度为4.3～4.5g/L的多孔Fe₃O₄微球分散液，然后向所述的分散液中加入浓度为0.18～0.20g/mL吡咯的无水乙醇吡咯溶液和质量浓度为18～19％的HCl水溶液进行超声反应，反应完全后，将得到的反应产物经后处理得到Fe/PPy黑色颗粒物；所述的多孔Fe₃O₄微球分散液与所述的吡咯的无水乙醇吡咯溶液、HCl水溶液的体积比为4.5～5:1：1；

(3)将步骤(2)所得Fe/PPy黑色颗粒物在氩气气氛下，在948～952℃下碳化55～65min后得到Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述乙二醇体积用量以所述的FeCl₃·6H₂O质量计为50～55mL/g。

3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述的混合液的后处理方法为：将所述的混合液进行磁性分离、得到的固体产物用无水乙醇洗涤后真空干燥得到多孔Fe₃O₄微球。

4.如权利要求3所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述的真空干燥条件为：在60～70℃下真空干燥6～7小时。

5.如权利要求3所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中，所述的超声分散时间为25～30min，超声反应时间为55～60min。

6.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中，所述的反应产物的后处理方法为将所述的反应产物离心、得到的沉淀物用无水乙醇洗涤并在60～70℃下真空干燥6～7小时得到Fe/PPy黑色颗粒物。

7.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(3)中，所述的碳化过程以3℃/min的升温速率升温至950℃。

8.一种如权利要求1所述的Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂应用于处理含有苯酚、抗生素、染料的废水。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：将待处理废水稀释至浓度为0.03～0.1g/L，然后向所述的待处理废水中投入Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂和过一硫酸氢盐，控制反应体系的pH范围在2.0～10.0，得到的混合物进行磁性分离回收Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂；所述Fe/N共掺杂介孔碳球催化剂投入量以所述的待处理废水的体积计为0.05～0.2g/L；所述过一硫酸氢盐的加入量以所述的待处理废水的体积计为0.1～0.8g/L。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的过一硫酸氢盐为过一硫酸氢钾、过一硫酸氢钠或过一硫酸氢铵。