[发明专利]一种高效活化PMS的碳基单原子催化剂的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种高效活化PMS的碳基单原子催化剂的制备方法、产品及应用，所述制备方法包括：1)制备PS球；2)制备ZIF@PS；3)制备Cosubgt;SA/subgt;‑N/OC。由该方法制得的PMS碳基单原子催化剂能够高效活化PMS，使活化后的PMS在不同的水体条件下都对水中新兴有机污染物具有很高的去除率，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及PMS催化剂技术领域，具体是一种高效活化PMS的碳基单原子催化剂的制备方法、产品及应用。

背景技术

新兴有机污染物在水生环境中的广泛传播受到越来越多的关注，主要包括抗生素、激素、个人护肤品、杀虫剂等。这些污染物主要通过家庭、医院、农业和工业活动进入水体。新烟碱类杀虫剂在环境中的积累，不仅会影响传粉昆虫的生存，还会对人类健康造成慢性危害。研究表明，长期接触新烟碱类杀虫剂会增加儿童患神经发育障碍和老年人患帕金森病和阿尔茨海默病的风险。目前已有针对这些污染物的微生物降解方法，但这种传统技术复杂、效率低、易受环境因素影响。

高级氧化技术因其操作简单、反应迅速、绿色高效等优点越来越受到人们的关注。基于硫酸根自由基 (•SO⁴⁻) 的高级氧化可潜在地用于去除水中的难降解有机污染物。硫酸根与药品和个人护理产品、杀虫剂和全氟化合物等不同类型微有机污染物的反应已得到充分研究。硫酸盐自由基通常由过硫酸盐，特别是过PMS（过一硫酸盐）或 PDS（过二硫酸盐）的异质活化产生，并且通常伴随着羟基自由基 (•OH⁻) 的形成。除了自由基的产生外，在过硫酸根活化中也观察到非自由基途径。与非选择性自由基氧化不同，非自由基氧化仅对某些有机污染物有效，因此，过硫酸盐活化过程中自由基和非自由基途径的共存将为水/废水中真正复杂的污染物提供优于单一活化途径的一些优势。

Co²⁺可有效激活均质PMS，但其不利的健康影响阻碍了其应用。已经开发出各种氧化/硫化钴催化剂来减轻 Co²⁺浸出，同时保持 PMS 活化的高效率。碳质材料是理想的载体，因为它们具有高表面积，能为金属的负载提供大量的位点。钴通过化学结合分散在碳质材料上可以减少 Co²⁺浸出并提供非常规的电子分布，从而提高长期催化活性。虽然这种结合可以在很大程度上减轻活性位点的聚集，但最大限度地暴露活性位点仍然具有挑战性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PMS的碳基单原子催化剂的制备方法，以至少达到高效活化PMS，使其能够有效去除水体微污染物的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高效活化PMS的碳基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将单体PS球模板研磨后，加入到无水甲醇溶液中，并进行超声分散，得到分散体系；

2）向所述分散体系中添加Zn（NO₃）₂·6H₂O和Co（NO₃）₂·6H₂O，并搅拌不低于10min，然后添加二甲基咪唑的甲醇溶液，剧烈搅拌不低于1h，然后离心并洗涤，得到前驱体 ；

3）将步骤2）所得前驱体放入甲醇与氨水的混合溶液中浸泡不低于18h，得到PS@Zn/Co-ZIF,然后过滤和洗涤；

4）将步骤3）所得物料于氮气氛围中煅烧，即得。