[发明专利]一种负载CoCrCuFeNi高熵合金的纳米颗粒活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载CoCrCuFeNi高熵合金的纳米颗粒活性炭及其制备方法和应用，以活性炭为基体，活性炭的表面负载有CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒，其中活性炭的质量含量为90～97wt％。负载于活性炭上的CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒分布均匀、负载量可控、催化性能优异，高熵合金颗粒与活性炭负载基体在纳米尺度上形成原电池效应，使得催化降解偶氮染料的性能得到大幅度提升。

技术领域

本发明涉及一种负载CoCrCuFeNi高熵合金的纳米颗粒活性炭及其制备方法和应用，属于含偶氮染料印染污水降解处理的领域。

背景技术

偶氮染料在工业领域上有着广泛的应用，但由于其中的芳烃和杂环大分子化合物难以在自然条件下降解导致水体污染，如何持续高效、低成本地降解矿化偶氮染料双键结构(-N＝N-和–N＝O-)仍然是一个巨大的挑战。

近年来关于净化污水的方法有很多，物理过程包括薄膜分离和活性炭吸附技术，利用细菌生物降解，零价铁、光催化、臭氧以及Fenton反应等化学方法。在均相催化中，溶质物质作为唯一的催化剂具有很高的催化效率，但由于很难回收循环使用很容易造成二次污染。零价铁作为一种活泼的还原剂，具有较低的电极电位，可以通过吸附、凝聚、共沉淀去除水中污染物，但存在生产成本高昂、稳定性差以及具有毒性等缺点。

目前活性炭改性方法主要有物理和化学的改性方法，物理改性法主要包括微波辐射法和超声波，该方法提高了表面酸性基团的含量从而增强对极性化合物的吸附能力。化学改性法主要包括表面氧化改性、表面还原改性和负载杂原子和化合物。经过改性的活性炭因其丰富孔隙具有良好的物理吸附能力，大的孔容和比表面积以及较多的活性基团使得活性炭在催化降解偶氮染料方面的具有较大潜力。

公开号为CN 107299362A的中国专利公开了“一种活性炭负载钴镍合金材料的制备方法及其电化学应用”，该方法是将活性炭浸渍于钴源与镍源的前驱体溶液中并在氮气下进行热处理得到活性炭负载钴镍合金材料。但是该方法所制备的材料为双金属负载，存在局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载CoCrCuFeNi高熵合金的纳米颗粒活性炭及其制备方法和应用，负载于活性炭上的CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒分布均匀、负载量可控、催化性能优异，高熵合金颗粒与活性炭负载基体在纳米尺度上形成原电池效应，使得催化降解偶氮染料的性能得到大幅度提升。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种负载CoCrCuFeNi高熵合金的纳米颗粒活性炭，以活性炭为基体，活性炭的表面负载有CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒，其中，活性炭的质量含量为90～97wt％。

所述CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒按照质量百分比，由以下元素组成：13.68～19.35wt％的Co、10.46～21.05wt％的Cr、23.78～33.47wt％的Cu、21.93～28.06wt％的Fe，余量为Ni。

所述活性炭基体具有孔隙，CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒均匀覆在活性炭基体的孔隙中。

所述CoCrCuFeNi高熵合金纳米颗粒的形状为球状，其粒径为50～300nm。

一种负载CoCrCuFeNi高熵合金的纳米颗粒活性炭的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，首先称取颗粒状的活性炭，用去离子水反复超声波震荡清洗，过滤后于45～55℃下烘干12～24h，得到活性炭基体；