[发明专利]基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将三维碳质材料浸渍到高铁酸钾溶液中，搅拌，干燥，得到吸附有高铁酸钾的三维碳质材料；

S2、将步骤S1得到的吸附有高铁酸钾的三维碳质材料置于惰性气氛中，升温至650℃以上进行热解处理，得到基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料。

2.根据权利要求1所述的基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述热解处理的温度为650℃～800℃。

3.根据权利要求2所述的基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述热解处理的温度为650℃～750℃。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述三维碳质材料为碳毡；所述三维碳质材料在使用之前还包括以下处理：将三维碳质材料依次浸泡在丙酮和无水乙醇中，各超声振荡25min～35min，用超纯水洗涤；所述高铁酸钾溶液的浓度为0.050mol/L～0.125mol/L；所述搅拌的转速为400～600rpm；所述搅拌的时间为7h～8h；所述干燥的温度为60℃～80℃，所述干燥的时间为8h～12h。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述惰性气氛为氮气气氛；所述热解处理过程中的升温速率为4℃/min～6℃/min；所述热解处理的时间为2h；所述热解处理完成后还包括以下步骤：先后采用盐酸溶液和超纯水将热解处理后得到的产物洗涤至中性，在温度为60℃～80℃干燥8h～12h。

6.一种基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料，其特征在于，所述基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料由权利要求1～5中任一项所述的制备方法制得。

7.根据权利要求6所述的基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料，其特征在于，包括三维碳质材料，所述三维碳质材料中镶嵌有单质铁和铁的氧化物；所述铁的氧化物为Fe₂O₃和Fe₃O₄。

8.一种如权利要求6或7所述的基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料作为非均相催化剂在处理抗生素废水中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：以基于高铁酸钾改性的三维碳质功能性阴极材料为阴极，对抗生素废水进行非均相电芬顿反应，完成对废水中抗生素的处理。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述非均相电芬顿反应过程中，以铂片作为阳极；

所述非均相电芬顿反应过程中，还包括：往抗生素废水中加入电解质，使反应体系中电解质的浓度为0.05M；所述电解质为硫酸钠；

所述非均相电芬顿反应过程中还包括：往抗生素废水中通入空气，对抗生素废水进行曝气处理；所述曝气处理过程中的空气的通入量为0.1L/min；

所述抗生素废水中的抗生素为氯霉素；所述抗生素废水中的抗生素的初始浓度≤20mg/L；所述抗生素废水的初始pH值为5.8～6.0；

所述非均相电芬顿反应过程中控制外加电源的电流为10～80mA；

所述非均相电芬顿反应在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为500rpm；所述非均相电芬顿反应的时间为60min。