[发明专利]一种限域型高分散金属·碳壳过硫酸盐催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种限域型高分散金属•碳壳催化剂的应用，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括如下步骤：

二氧化硅纳米球通过氨丙基三甲基硅烷水解在其表面嫁接官能团；

将嫁接官能团的二氧化硅纳米球与0.1-1 mol/L的Co(NO₃)₂·6H₂O溶液混合，室温搅拌2-6小时；

待二氧化硅纳米球吸附金属离子达到平衡，过滤，并用蒸馏水冲洗，置于60-80℃，烘箱干燥5-12 h,干燥后的复合物用玛瑙研钵研磨，得到负载过渡金属的中间体SiO₂-Co；

将SiO₂-Co与小分子有机物C按一定比例混合，分散于超纯水中，置于水热反应釜中200-250℃反应12-24 h，得SiO₂-Co@C；其中，所述的小分子有机物C为葡萄糖；

SiO₂-Co@C在60-100℃干燥后，惰性气体氛围下700℃碳化2-6小时，即得碳化后的聚合物SiO₂-HDM@C；

SiO₂-HDM@C置于含有200 mL 2-4 mol/L 的NaOH溶液中，45-60℃搅拌6-8 h，抽滤，用去离子水洗涤至中性，80-100℃干燥，研磨，即得限域型高分散金属•碳壳催化剂HDM@C, 所述催化剂应用于液相活化过硫酸盐，氧化降解有机污染物。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，二氧化硅纳米微球与氨丙基三甲基硅烷的投加固液质量比为1:1~1:5；Co(NO₃)₂·6H₂O溶液的浓度为0.1 mol/L—1mol/L；SiO₂-Co与小分子有机物C的投料质量比为1:1~1:5。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述催化剂中的金属活性组分主要以高分散态限域在碳壳内，催化剂的比表面积为80-800 m²/g，催化剂粒径为50-500 nm，金属元素含量为0.1-0.5 at.%。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，在常温常压条件下，将有机污染物溶液加入所述催化剂，搅拌后，加入过硫酸盐为氧化剂，活化的过硫酸盐产生高活性氧物种，将有机污染物降解为小分子或矿化。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述过硫酸盐为过一硫酸氢盐PMS或过二硫酸盐PDS；所述有机污染物选自亚甲基蓝、橙黄II、罗丹明、四环素类抗生素、磺胺类抗生素或萘普生药物。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述催化剂的投加量为5-40 mg；所述有机污染物的体积为50-500 mL，浓度为5-20 mg/L；所述过硫酸盐的投加量是0.2-0.5 g。