[发明专利]一种Co/Co3

说明书

本发明公开了一种Co/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@NCNT纳米材料的制备方法，将含有聚乙二醇、六水硝酸钴、尿素和去离子水的混合溶液强烈搅拌，反应完成后，将混合溶液放在烘箱中干燥；将干燥的前体物放在研钵中研磨，研磨好的前体物在氮气氛围下煅烧，煅烧后得到黑色粉末；将黑色粉末用水和乙醇分别洗涤，离心分离，最后放入烘箱中干燥，得到Co/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@NCNT纳米材料。本方法开发出了一种价格低廉、制备方法简单并且高效的阴极材料，该阴极材料用于电催化硝酸盐产氨中，表现出高效的产氨性能，为去除环境水体中硝酸盐，废物再利用提供了新思路。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备及其应用方法,特别是一种Co/Co₃O₄@NCNT纳米材料的制备及其应用方法。

背景技术

水是地球上最丰富的资源，地球的70.8%被水所覆盖，但是人类赖以生存的淡水仅占总水量的2.8%。硝酸盐由于性质稳定、溶解度高和易迁移等特点，成为淡水中主要的污染因素，已经引起了全球学者的广泛关注。

水体硝酸盐污染已经成为目前社会关注的重点问题。近年来的调查显示，垃圾填埋场渗滤液中硝酸盐含量已经达到100-1000 mg/L。美国环保局将硝酸盐的污染分为点源污染和面源污染。其中污水通过排放点的排污管网直接排放进入水体造成的污染称为点源污染，主要是生活污水和工业废水的排放；而面源污染是指污染物通过间接的土壤渗滤等方式对水体造成污染，主要是由于农业氮肥的大量使用以及含氮固体废弃物的淋滤下渗等导致的。

当饮用水中硝酸盐浓度超过了世界卫生组织的标准（10 mg/L），就会对人体健康和自然环境造成危害。硝酸盐在进入人体后被体内的酶催化形成亚硝酸盐，即致癌亚硝酸胺的前体，这可能会导致高血红缺氧环境蛋白血症，经年累月后甚至可能导致人体细胞癌变、畸形和突变，尤其是婴儿和孕妇。

由上述综述可知，硝酸盐的污染不仅危害人类身体健康，还会对生态环境造成不利影响。因为硝酸盐的来源广泛，覆盖生活、工业和农业诸多领域。水资源中过量存在的NO₃^- 给人们的生活带来了负面影响，但同样含有氮元素的 NH₃ 却是生产氮肥的重要原料，在提高作物产量、改善粮食质量等方面发挥着重要作用。因此，非常有必要将环境中的有害的硝酸盐高效转化为高附加值的氨，重新应用于工农业生产中，从而缓解工业固氮合成氨的面临的生产压力的同时也能治理水体中硝酸盐污染。由此可见，开发高效、经济的降解水中硝酸盐的方法显得尤为重要，其战略意义可见一斑。

电化学合成NH₃在常温常压下进行，以H₂O为质子源，以可再生电力为驱动力，是极具发展前景的合成NH₃替代工艺。硝酸盐（NO₃^-），作为自然界中含量丰富的物质，其N=O键的解离能（204 kJ mol^-1）远低于N₂分子中N≡N键的解离能（941 kJ mol^-1），因此从能量角度出发，将eNITRR作为低温合成NH₃的替代工艺极具发展前景且意义重大。因此在环境水相溶液中，将NO₃^-转化为NH₃不仅可以提供一种绿色、可持续的合成NH₃技术，同时也能缓解全球的能源和污染问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种Co/Co₃O₄@NCNT纳米材料的制备及其应用方法。本方法开发出了一种价格低廉、制备方法简单并且高效的阴极材料，该阴极材料用于电催化硝酸盐产氨中，表现出高效的产氨性能，为去除环境水体中硝酸盐，废物再利用提供了新思路。

本发明的技术方案：一种Co/Co₃O₄@NCNT纳米材料的制备方法，包括有以下步骤：