[发明专利]一种痕量硼掺杂的羟基氧化钴的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种痕量硼掺杂的羟基氧化钴的制备方法及其应用，将所述钴铝水滑石粉末分散于水中，获得悬浊液A；将硼氢化物、强碱和水混合均匀，获得混合液；再将所述悬浊液A和所述混合液混合，搅拌至完全反应，获得悬浊液B；对所述悬浊液B依次进行过滤、洗涤、干燥，获得痕量硼掺杂的羟基氧化钴（B‑CoOOH）。与采用常规方法——沉淀法制备的CoOOH相比，B‑CoOOH具有在催化降解磺胺甲恶唑的应用中具有更强的催化效率，更稳定的物理化学结构，重金属Co的溶出量极低，可保证在实际应用时不会对水体造成二次污染，安全环保。

技术领域

本发明涉及一种痕量硼掺杂的羟基氧化钴的制备方法及其应用，属于材料制备领域。

背景技术

药物及个人护理品（Pharmaceutical and Personal Care Products，PPCPs）是一类包括各类抗生素，消炎抗菌药物、护发品等在内的新兴有机污染物，生物制药行业的高速发展在给人类生命健康带来福祉的同时也为生态环境的安全埋下了不稳定因素。大量未被人体吸收代谢的PPCPs物质通过人类的日常活动流入自然水体中，由于PPCPs在自然水体中通常以痕量浓度形式存在，在短期内并不会对生物体产生急性毒性。但PPCPs有着极高的化学稳定性和难生物降解性，随着这类物质在自然界的富集浓度逐渐增加，高暴露后的三致性将对生物体产生严重的影响。因此，针对该类物质的去除技术亟待开发与研究。

目前，针对水中痕量PPCPs的去除方法主要包括分为物理，化学和生物法。遗憾的是，常见的物理吸附和生物降解法对PPCPs的去除能力并不理想。与此同时，以强氧化性自由基为基础理论的高级氧化工艺的兴起为PPCPs的快速去除提供了新思路，高级氧化工艺是一种通过激活臭氧、双氧水、过硫酸盐等氧化剂产生大量活性自由基降解水中难降解有机物的水处理方法。由于硫酸根自由基具有比传统羟基自由基更强的抗环境冲击能力，选择氧化性和更长的半衰期，基于硫酸根自由基的高级氧化技术在最近尤其受到研究者的关注。

羟基氧化钴（CoOOH）是一种常用于电催化领域的廉价材料，是由层间夹有质子的CoO₆八面体分层叠加而成的二维层状催化剂。通过碱沉淀、原位合成、前体转化等方式，研究者们合成片状，球状，棒状等多种形态的CoOOH。虽然CoOOH是一种较高效且稳定的产氧（OER）催化剂，但受限于其钴位点的催化活性，它作为催化剂应用为高级氧化水处理领域的催化效率极低，因此研究者通常将CoOOH与其他催化剂复合以提高CoOOH的催化性能，但这些复合材料的制备过程一般都较为复杂，并不利于大量制备以及实际应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种兼具良好的催化活性和稳定结构的痕量硼掺杂的羟基氧化钴的制备方法；本发明的目的之二在于提供痕量硼掺杂的羟基氧化钴在降解水中的PPCPs中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种痕量硼掺杂羟基氧化钴的制备方法，包括如下步骤：

S1、提供钴铝水滑石；

S2、将所述钴铝水滑石分散于水中，获得悬浊液A；可选为超声分散；

将硼氢化物、强碱和水混合均匀，获得混合液；

S3、将所述悬浊液A和所述混合液混合，搅拌至完全反应，获得悬浊液B；

S4、对所述悬浊液B依次进行过滤、洗涤、干燥，获得痕量硼掺杂的羟基氧化钴（B-CoOOH）。

进一步地，S1中，所述钴铝水滑石的制备方法包括如下步骤：

（1）将水溶性钴盐、水溶性铝盐和尿素溶于水中，获得透明溶液；

其中，所述透明溶液中水溶性钴盐、水溶性铝盐和尿素的摩尔比为8-12:1:45-55，进一步为9-11:1:48-52，更进一步为10:1:50；优选地，采用超声溶解，可选的，超声8-15min；