[发明专利]Co掺杂ZnO催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及Co掺杂ZnO催化剂制备方法，将CTAB、Co(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;0、Zn(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;0、KNOsubgt;3/subgt;、乙二醇依次分散于溶剂中，并转移至高压水热反应釜，反应结束，获得Co掺杂ZnO催化剂。Co掺杂ZnO催化剂，由所述制备方法所制得。Co掺杂ZnO催化剂在活化PMS降解有机物中的应用。采用一步水热法制备Co掺杂ZnO催化剂，制备方法具有操作简单、安全、成本低廉等优点；本发明所获得的Co掺杂ZnO催化剂催化活性高，可有效活化PMS降解有机物，其中，5mi n内对TC降解效率达到99.86％，在绿色催化领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及绿色催化污染净化领域，具体涉及一种Co掺杂ZnO催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工农业和经济的高速发展，人类赖以生存的淡水资源正在遭受严重污染，其中有机污染物，尤其是持久性有机污染物，因其污染物种类繁多、毒性持续时间长、降解难度大而被认为是环境污染控制研究重点，而在多种有机污染物中，包括四环素、环丙沙星在内的抗生素对人类健康的威胁和对生态环境的破坏性不容小觑。

为了从生态环境中去除有风险的抗生素及其他难降解有机污染物，目前已经开发了多种技术，如生物降解、电化学氧化、物理或化学吸附和光催化降解，然而为了大规模应用，仍需继续优化经济效益和技术路线。

在此基础上，提出一条成本更低、效益更高的新型污水处理方法——高级氧化技术(AOP)，与传统去除难降解有机物的方法相比，AOP优势在于氧化能力强，反应速度快，对有机污染物的矿化率高，反应条件温和。

但传统高级氧化技术，即芬顿反应，弊端明显，如·OH半衰期短，对水环境pH要求严苛，且会产生大量铁泥，易发生二次污染。近年来基于硫酸根自由基的过硫酸盐(PMS)活化高级氧化技术迅速发展，过硫酸盐本身具有一定的氧化性，但氧化能力有限，通过催化剂活化后产生的·SO_4-、·OH、¹O₂、·O₂等活性物种具有更高的氧化还原电位和氧化能力。PMS活化与H₂O₂活化机理类似催化剂催化使得O-O键断裂产生相应的自由基，由于其所需反应设备简单、反应速率快、剩余污泥少、适用范围广、无二次污染等优势，在难降解有机污染污水处理和土壤修复中具有广阔应用前景。

为了获得高效活化PMS的绿色催化剂，学者进行了大量的科学研究工作，如缺陷工程、面元修饰工程、元素掺杂等，以提高现有催化剂的催化活性。在众多PMS活化方法中，过渡金属活化被认为是最简便的PMS方式，许多过渡金属氧化物，尤其是多价态金属氧化物(如铁、锰、钴基氧化物)，作为电子给体催化PMS裂解生成其他氧化能力更强的活性氧物种，而单价态氧化物的PMS活化策略仍处于初步探索阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Co掺杂ZnO催化剂及其制备方法和应用，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种Co掺杂ZnO催化剂制备方法，包括如下步骤:

将CTAB、Co(NO₃)₂·6H₂0、Zn(NO₃)₂·6H₂0、KNO₃、乙二醇依次分散于溶剂中，并转移至高压水热反应釜，反应结束，获得Co掺杂ZnO催化剂。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，高压水热反应釜中水热反应温度为160±20℃，反应时间为36±12h。