[发明专利]基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法及其在污水处理中的应用

权利要求书

1.基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：按规格裁剪碳毡材料并进行去离子水和乙醇浸泡预处理，干燥备用；

步骤S2：使用氢氧化钾溶液浸泡步骤S1预处理后的碳毡材料，干燥备用；

步骤S3：将步骤S2氢氧化钾溶液浸泡处理过的碳毡材料置于管式炉中，在氮气氛围中以5℃/min的升温速率升温至600～900℃烧制2小时；

步骤S4：将步骤S3烧制完成后的碳毡材料清洗，干燥备用；

步骤S5：使用六水合硝酸钴与聚乙烯吡咯烷酮的甲醇溶液浸泡步骤S4得到的碳毡材料；

步骤S6：再加入二甲基咪唑的甲醇溶液至步骤S5的原浸泡液中，继续浸泡碳毡材料；

步骤S7：将步骤S6浸泡后的碳毡材料干燥备用，干燥后将负载钴-二甲基咪唑颗粒的碳毡阴极材料置于管式炉中，在氮气氛围中以5℃/min的升温速率升温至600～900℃烧制2小时，最终制得基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料。

2.根据权利要求1所述的基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述碳毡材料的规格为3cm*9cm*0.5cm～5cm*12cm*1cm，预处理是分别用去离子水和乙醇超声浸泡20～40min，再清洗、干燥备用。

3.根据权利要求1所述的基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2的具体过程为：使用去离子水配制7M的氢氧化钾溶液，将碳毡材料浸泡至上述氢氧化钾溶液中，在20～80℃的条件下浸泡20～40min，再取出干燥备用。

4.根据权利要求1所述的基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法，其特征在于：步骤S4的具体过程为：使用自来水清洗后再使用蒸馏水清洗碳毡材料，直至碳毡材料的清洗液呈中性，再将碳毡材料干燥备用。

5. 根据权利要求1所述的基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法，其特征在于：步骤S5的具体过程为：称取0.1～3.0g 六水合硝酸钴与0.1～2.0g聚乙烯吡咯烷酮溶解于100mL的甲醇溶解中，搅拌10～20min，再将碳毡材料浸于上述溶液中，浸泡时间为30～40min。

6.根据权利要求1所述的基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料的制备方法，其特征在于：步骤S6的具体过程为：在步骤S5的原浸泡液中再加入混有0.3~6.0g二甲基咪唑的甲醇溶液100mL，并于2～10℃的条件下边搅拌边浸泡碳毡材料40～60min，再将其置于室温中边搅拌边浸泡72h。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的方法制得的基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料在污水处理中的应用，其特征在于：在电芬顿体系中，以基于碳毡负载钴颗粒的电芬顿阴极材料作为电化学工作站的工作电极，以普通碳毡材料作为电化学工作站的对电极，以4～400mM的硫酸钠溶液作为电解液，设置电化学工作站的电流为45～100mA，通过恒电流的方式进行电解，电解时间为20～60min，控制反应体系的pH为1～10，温度为10～50℃，氧气在阴极材料表面氧化成过氧化氢，再由过氧化氢进一步催化产生大量羟基自由基，进而降解污水中的有机污染物；经反应的电极，在0.1M的盐酸溶液中浸泡10～30min后再用蒸馏水冲洗，烘干后实现电极的重复循环使用，且降解效率仍然保持较高。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述氧气包括水中的溶解氧和外源泵入的空气，使其在阴极表面原位产生过氧化氢。