[发明专利]金属有机骨架材料衍生的铜钴/碳催化剂的制备和应用

权利要求书

1.本发明中，采用一步水热法合成了Cu@Co-MOF前驱体，然后在900℃氮气气氛下热解生成铜钴/碳(CuCo/C)纳米复合催化剂，高温热解过程中，MOFs中的有机配体碳化成碳基体，金属节点聚集成金属纳米颗粒。形成的金属纳米颗粒均匀分布在碳基体表面以及部分包覆在碳基体中，进一步提高了催化剂的稳定性。并且以碳基体为分散剂，可以有效地限制铜钴的聚集，促进活性金属的高度均匀分布。另外，MOF中的有机配体生成的碳基不仅起到分散剂的作用，防止Cu/Co纳米颗粒的聚集，促进活性金属的高度均匀分布，而且由于其导电性促进电子从催化剂向PMS的转移；Cu/Co双纳米颗粒相互作用激活PMS从而提高催化效率。

2.根据权利要求1所述的一种用于活化PMS催化降解抗生素的MOFs衍生的CuCo/C催化剂，其特征在于：形成的金属纳米颗粒均匀分布在碳基体表面以及部分包覆在碳基体中，进一步提高了催化剂的稳定性。

3.权利要求1或2所述的用于活化PMS催化降解抗生素的MOFs衍生的CuCo/C催化剂的制备方法，包括以下步骤：

Cu@Co-MOF前驱体的合成方法，包括以下步骤：

S1、将6mmol的硝酸钴(Co(NO₃)₂.6H₂O)、6mmol的硝酸铜(Cu(NO₃)₂.3H₂O)和12mmol的对苯二甲酸(H₂BDC)加入到装有N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的烧杯中,在室温下搅拌；

S2、搅拌完成后将混合溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并加入氢氟酸；

S3、把装有均匀混合溶液的密封聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜转移到烘箱中，在150℃温度下加热72h，反应完成后自然冷却至室温；

S4、固体产物用DMF、乙醇和水分别洗涤两次，在70℃下真空干燥12h，收集得到Cu@Co-MOF。

S5、碳/钴/铜(CuCo/C)纳米复合催化剂的制备步骤如下:

将S4收集到的固体装入陶瓷舟中，放入管式炉，以5℃/min的速率加热至900℃，在N₂气氛下碳化2h。完成后让炉子自然冷却至室温，得到了CuCo/C催化剂。

4.根据权利要求3所述的用于活化PMS催化降解抗生素的MOFs衍生的CuCo/C催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1与S2中：所述DMF溶液为60mL；所述搅拌则是转速为600r/min～1000r/min的条件下进行；所述搅拌时间大概为20-30min；所述氢氟酸量为0.8mL；。

5.根据权利要求3所述的用于活化PMS催化降解抗生素的MOFs衍生的CuCo/C催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3和S4中：所述反应温度为150℃，反应时间72h下进行；所述干燥处理的时间为12h，温度为70℃。

6.权利要求1或2所述的用活化PMS催化降解抗生素的MOFs衍生的CuCo/C催化剂在抗生素废水降解中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述抗生素为环丙沙星。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：将所制备的催化剂加入到含抗生素的废水中，得到混合液，并在不加PMS的条件下搅拌30min，得到该催化剂的吸附效率；然后，同样条件下加入PMS反应30min，完成对水体中抗生素的降解；所述催化剂的添加量为每升抗生素废水中添加MOFs衍生的CuCo/C催化剂0.25g。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述废水中抗生素的浓度为10mg/L；所述不加PMS条件下的搅拌处理时间为30min；所述活化PMS催化反应时间为30min；所述搅拌处理在转速为550～600r/min下进行；所述活化PMS催化反应处理的时间为30min。