[发明专利]铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种铁-氧-碳单原子催化剂，其特征在于所述铁-氧-碳单原子催化剂按如下方法制备：

将邻苯二甲酸与六水合硝酸铁溶于体积比1：1-5的甲醇与丙酮的混合溶液中，加入介孔碳材,室温下搅拌至溶剂完全挥发；所得产物在氩气氛围中以2-10℃/min的升温速率在150-300℃保持0.5-2h后，再升温至700-900℃煅烧0.5-3h,冷却至室温；所得产物在70-100℃的1-3M盐酸中处理6-10h后，以去离子水洗涤至中性，得到铁-氧-碳单原子催化剂；所述邻苯二甲酸、六水合硝酸铁与有序介孔碳的质量比为1：0.1-5：0.1-5。

2.如权利要求1所述的铁-氧-碳单原子催化剂，其特征在于：所述甲醇与丙酮的混合溶液的体积为足够溶解所述邻苯二甲酸与六水合硝酸铁的最小剂量。

3.如权利要求1所述的铁-氧-碳单原子催化剂，其特征在于：所述介孔碳材为CMK-3。

4.如权利要求1所述的铁-氧-碳单原子催化剂制备的单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极，其特征在于所述单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极按如下方法制备：

将所述铁-氧-碳单原子催化剂加入乙醇和nafion试剂的混合溶液，分散均匀后，滴涂在经过预处理的活性炭纤维上，干燥，得到所述的单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极；所述乙醇和nafion试剂的混合溶液中，乙醇与nafion试剂体积比25-100：1；所述铁-氧-碳单原子催化剂的质量以所述乙醇和nafion试剂的混合溶液的体积计为1-3mg/mL。

5.如权利要求4所述的单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极，其特征在于所述的经过预处理的活性炭纤维按如下方法制备：活性炭纤维依次在乙醇、丙酮、水中各超声30min，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到所述的经过预处理的活性炭纤维。

6.如权利要求4所述的单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极在过滤电芬顿体系中制备过氧化氢的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于所述应用为：以pH3.0、0.01-0.1mol/L的硫酸钠水溶液为电解液，以所述单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极为阴极，以网状钛基镀铱电极为阳极构建所述过滤电芬顿体系，制备过氧化氢；

所述阴极与阳极之间以绝缘网隔离，所述阴极与阳极外接直流电源，阴极施加电位为-0.1-1.0V；所述电解液在进入所述过滤电芬顿体系前与空气充分接触。

8.如权利要求4所述的单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极在过滤电芬顿体系中降解有机污染物的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于所述的应用为：以pH3.0、含0.01-0.1mol/L硫酸钠和5-20mg/L有机污染物的水溶液为电解液，以所述单原子铁/氧掺杂碳基过滤式电芬顿阴极为阴极，以网状钛基镀铱电极为阳极构建所述过滤电芬顿体系，降解有机污染物；

所述阴极与阳极之间以绝缘网隔离，所述阴极与阳极外接直流电源，阴极施加电位为-0.1-1.0V；所述电解液在进入所述过滤电芬顿体系前与空气充分接触。

10.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的有机污染物为双酚A、诺氟沙星、对硝基苯酚、卡马西平中的一种。