[发明专利]一种氮氧双掺杂碳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氮氧双掺杂碳材料及其制备方法和应用，属于碳材料技术领域，包括：将含氧碳源和氮源混合后进行热解，得到氮氧双掺杂碳材料。本发明直接将含氧碳源和氮源混合后进行热解即得到碳材料，不需配制成溶液后再进行烘干，简化了常见碳源、氮源混合的操作，制备工艺简单，且制备的碳材料能够高效活化单过硫酸盐降解有机污染物，且降解过程受环境条件影响小，稳定性高。实施例的结果显示，将本发明制备的碳材料加入单过硫酸盐后，经2h的降解，4‑氯苯酚的残留率为2.3％，2,4‑二氯苯酚的残留率为0％，2,4,6‑三氯苯酚的残留率为1.7％，循环5次后，仍具有较好的活化性能。

技术领域

本发明涉及碳材料技术领域，尤其涉及一种氮氧双掺杂碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

高级氧化技术是修复有机污染土壤和地下水的常用技术。相比于传统高级氧化使用的H₂O₂，过硫酸盐氧化剂具有储存和运输成本低，活化技术广泛，氧化过程中受环境条件的影响小等优势被成功运用于土壤和地下水修复。单过硫酸盐(PMS)是过硫酸盐氧化技术中常用的廉价高效的稳定氧化剂，PMS的活化技术包括热活化、过渡金属离子活化、碱活化、紫外光活化和碳材料活化等，其中，碳材料因为高比表面积、优良的导电性、耐酸碱以及环境友好等优势被广泛应用，而氮掺杂的碳材料表现出更好的活化性能。

现有技术中常用的碳材料为碳纳米管，制备氮掺杂的碳纳米管的方法一般为将碳纳米管进行酸浸处理，然后研磨分散，将氮源有机物溶于溶剂中，将研磨后的碳纳米管浸渍于氮源溶液中，干燥后进行高温焙烧，但是此制备方法较为复杂。

因此，如何简化碳材料的制备工艺成为现有技术的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮氧双掺杂碳材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法工艺简单。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮氧双掺杂碳材料的制备方法，包括：将含氧碳源和氮源混合后进行热解，得到氮氧双掺杂碳材料。

优选地，所述含氧碳源包括葡萄糖、纤维素或木质素。

优选地，所述氮源包括三聚氰胺或尿素。

优选地，所述含氧碳源和氮源的质量比为1：(2～11)。

优选地，所述热解包括依次进行的低温热解和高温热解。

优选地，所述低温热解的温度为500～600℃，低温热解的时间为0.5～1.5h。

优选地，所述高温热解的温度为750～850℃，高温热解的时间为0.5～1.5h。

优选地，升温至所述热解温度的升温速率为4～6℃/min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的氮氧双掺杂碳材料。

本发明还提供了上述技术方案所述氮氧双掺杂碳材料在催化单过硫酸盐降解有机污染物中的应用。

本发明提供了一种氮氧双掺杂碳材料的制备方法，包括：将含氧碳源和氮源混合后进行热解，得到氮氧双掺杂碳材料。本发明直接将含氧碳源和氮源混合后进行热解即得到碳材料，不需配制成溶液后再进行烘干，简化了常见碳源、氮源混合的操作，制备工艺简单。实施例的结果显示，将本发明制备的碳材料加入单过硫酸盐后，经2h的降解，4-氯苯酚的残留率为2.3％，2,4-二氯苯酚的残留率为0％，2,4,6-三氯苯酚的残留率为1.7％，循环5次后，2,4-二氯苯酚的残留率为25.5％，仍具有较好的活化性能。

附图说明

图1为本发明对比例1制备的碳材料的扫描电镜图；

图2为本发明对比例1制备的碳材料的透射电镜图；