[发明专利]可调控活性位点的Co-PCN催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种可调控活性位点的Co‑PCN催化剂及其制备方法和应用，该Co‑PCN催化剂的制备方法，包括：将六水合硝酸钴甲醇溶液与2‑甲基咪唑甲醇溶液混合得到第一混合液，第一混合液反应后得到Co‑ZIF‑L；将多巴胺溶液与Co‑ZIF‑L分散液混合得到第二混合液，调节第二混合液的pH并反应，得到Co‑ZIF‑L@PDA复合材料；将Co‑ZIF‑L@PDA复合材料热处理后得到Co‑PCN催化剂。本发明通过合理调控制备过程参数，优化晶体结构和成分组成，调节催化剂中活性位点的生成，促进PMS氧化体系中活性物种的释放，解决传统PMS催化剂活性低的难题。

技术领域

本发明属于多功能水处理净化材料领域，具体涉及一种可调控活性位点的Co-PCN催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素使用广泛，且用量较大，生产及使用环节已导致大量抗生素直接或间接进入环境，世界诸多地区自然水体中已检测到抗生素的存在，对生态环境及人体健康已构成潜在危害。在众多水体新型污染物去除技术中，过一硫酸盐(PMS)氧化因其氧化能力强、水质适用范围广、药剂运输方便等优势，已成为水污染治理领域的研究热点。

催化剂中的活性位点影响体系中活性物种的形成，对水体抗生素的高效去除尤为重要。据报道，二价钻离子(Co²⁺)、羟基(-OH)有利于生成硫酸根自由基(SO₄^-·)和羟基自由基(·OH)，较易发生自由基主导的反应；而羰基(C＝O)、石墨氮有利于单线态氧(¹O₂)的形成，较易发生非自由基主导的反应。通过调控催化剂中的活性位点，可实现过硫酸盐氧化体系去除污染物更加高效、稳定。但目前尚缺乏PMS体系中催化剂活性位点的定向调控，限制了催化剂催化活性的提高，成为实际水处理应用的主要障碍。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种可调控活性位点的Co-PCN催化剂及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种可调控活性位点的Co-PCN催化剂的制备方法，包括：

(1)将六水合硝酸钴甲醇溶液与2-甲基咪唑甲醇溶液混合得到第一混合液，第一混合液反应后得到Co-ZIF-L；

(2)将多巴胺溶液与Co-ZIF-L分散液混合得到第二混合液，调节第二混合液的pH并反应，得到Co-ZIF-L@PDA复合材料；

(3)将Co-ZIF-L@PDA复合材料热处理后得到Co-PCN催化剂。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种Co-PCN催化剂，采用如上所述的制备方法得到。

作为本发明的又一个方面，还提供了如上所述制备方法的得到的Co-PCN催化剂或如上所述的Co-PCN催化剂在催化领域的应用。

作为本发明的再一个方面，还提供了一种降解抗生素的降解方法，包括：

S1、将上述的Co-PCN催化剂加入待处理抗生素污染物溶液中得到污染物溶液一并搅拌；

S2、将PMS氧化剂加入步骤S1得到的污染物溶液二，搅拌后完成对抗生素污染物的降解。

基于上述技术方案可知，本发明的可调控活性位点的Co-PCN催化剂及其制备方法和应用相对于现有技术至少具有以下优势之一或一部分：

1、本发明提供了一种高活性PMS体系催化剂的制备方法并强化PMS氧化降解抗生素污染物；通过合理调控制备过程参数(如多巴胺浓度、热解温度等)，优化晶体结构和成分组成，调节催化剂中活性位点的生成，促进PMS氧化体系中活性物种的释放；