[发明专利]磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂，其特征在于，所述磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂是以尿素为氮源和还原剂，与磁性氧化石墨烯混合后经水热反应制备得到；所述磁性氧化石墨烯以氧化石墨烯为基体，所述基体表面沉积有四氧化三铁；所述磁性氧化石墨烯中四氧化三铁和氧化石墨烯的质量比为2～5∶1。

2.根据权利要求1所述的磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂，其特征在于，所述磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂中氮元素的质量含量为5%～8%。

3.一种磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将磁性氧化石墨烯、尿素分散于水溶液中进行水热反应，得到磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂；所述磁性氧化石墨烯以氧化石墨烯为基体，所述基体表面沉积有四氧化三铁；所述磁性氧化石墨烯中四氧化三铁和氧化石墨烯的质量比为2～5∶1。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述磁性氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯、Fe³⁺盐和Fe²⁺盐分散于水溶液中，调节溶液pH值为9～11进行共沉淀反应，得到磁性氧化石墨烯。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述Fe³⁺盐中的Fe³⁺和所述Fe²⁺盐中的Fe²⁺的摩尔比为2∶1～1.5；所述共沉淀反应在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为400rpm～600rpm；所述共沉淀反应的温度为70℃～85℃；所述共沉淀反应的时间为45min～65min。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述尿素与磁性氧化石墨烯的质量比为1.6～10∶1；所述水热反应的温度为160℃～180℃；所述水热反应的时间为6h～18h。

7.一种如权利要求1或2所述的磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂或如权利要求3～6中任一项所述的制备方法制得的磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂在降解废水中难降解有机污染物中的应用，包括以下步骤：将磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂、过硫酸盐与含难降解有机污染物的废水混合进行催化降解，完成对废水中难降解有机污染物的降解。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述磁性氮掺杂还原氧化石墨烯复合催化剂的用量为200 mg/L～300mg/L；所述过硫酸盐的用量为0.2mmol/L～0.5mmol/L。

9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种；

和/或，所述废水中难降解有机污染物为染料污染物、酚类污染物或氯代污染物；所述废水中难降解有机污染物的浓度为10mg/L～20mg/L；所述染料污染物包括亚甲基蓝、甲基橙、刚果红、罗丹明B中的一种或多种；所述酚类污染物包括2,4-二氯酚；

和/或，所述催化降解过程中体系pH值为4～7；所述催化降解的温度为15℃～32℃；所述催化降解的时间为2h～3h。