[发明专利]一种纳米碳包氧化亚钴及其制备方法和应用

说明书

本发明属于金属无机氧化物吸附材料领域，公开了一种纳米碳包氧化亚钴及其制备方法和应用。将柠檬酸和醋酸钴超声溶解于水中，所得混合溶液经烘干至胶体状，然后在Ar/H₂混合气氛保护下升温至400～500℃焙烧处理，冷却至室温，所得产物经研磨，得到纳米碳包氧化亚钴材料。本发明的制备过程简单，原料经济，可适用于大规模生产。所得纳米碳包氧化亚钴去除四环素具有吸附平衡时间短，吸附容量高的特点，且具有回收方便和循环使用特性。

技术领域

本发明属于金属无机氧化物吸附材料领域，具体涉及一种纳米碳包氧化亚钴及其制备方法和应用。

背景技术

四环素作为一种广谱抗生素，在畜牧和制药业有着重要作用，它可以作为食物添加剂来促进动物生长，也可以通过影响蛋白质合成，抑制细菌存活。但是，四环素并不能通过人类、动物、微生物完全新陈代谢，高达90％未吸收四环素通过排泄排出生物体内，同时，通过土壤浸润的方式，大部分母体化合物通过原始和代谢物的形式进入地表水，地下水，土壤等环境，由于水体中生物自然降解速率慢，水中微生物会形成对四环素的耐药性，而人类长期饮用被四环素污染的水，会引起体内菌群失调，引发肠胃不适反应，长时间的积累，甚至导致肝脏受损。

人类研究了许多用于去除四环素的方法，如氧化处理(Yahiaoui et al 2013)，生物降解(Harrabi et al 2019)，电化学降解(Frontistis et al 2018)，光催化降解(Zhanget al 2019)等。但是，生物降解对反应条件较为苛刻，化学降解法在低浓度时没有应用优势，光催化反应过程又总是伴有副产物的产生。而吸附法具有操作简单，去除率高，无二次污染，低能耗的特点，是一种高效去除四环素的方法。据报道，吸附四环素的主要机理包括物理和化学作用，一方面，物理作用的孔径选择性作用，表面作用力，范德华力等对四环素的吸附影响较大。另一方面，化学作用的静电作用，如π键叠加交互作用，π阳离子键及金属离子和四环素分子之间的作用力对化学吸附有极大的影响。

目前，很多材料已经运用于吸附四环素，而碳材料被认为是经济型和环境友好型材料已被广泛采用(Yu et al 2016)，如碳纳米材料，活性炭，生物碳等。然而，碳材料作为吸附剂有不方便回收，吸附效率低等缺点。研究表明，有一些吸附材料具有低能耗和可重复利用性，如金属氧化物，金属化合物，金属有机复合物，金属无机复合物，金属改性生物炭。

就现在而言，去除四环素所用的吸附剂有着制备过程复杂，吸附速率有待加快，吸附容量有待提高等问题，阻碍了从实验室到实际应用的可行性。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种纳米碳包氧化亚钴的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的纳米碳包氧化亚钴。

本发明的再一目的在于提供上述纳米碳包氧化亚钴在吸附抗生素中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种纳米碳包氧化亚钴的制备方法，包括如下制备步骤：

将柠檬酸和醋酸钴超声溶解于水中，所得混合溶液经烘干至胶体状，然后在Ar/H₂混合气氛保护下升温至400～500℃焙烧处理，冷却至室温，所得产物经研磨，得到纳米碳包氧化亚钴材料。

优选地，所述柠檬酸和醋酸钴加入的质量比为10:3。

优选地，所述柠檬酸和醋酸钴超声溶解于水中的总质量浓度为0.65g/mL。

优选地，所述烘干的温度为80～85℃，时间为2～4h。

优选地，所述Ar/H₂混合气氛中Ar的体积百分含量为5％。

优选地，所述升温是指从室温在4～6h内升温至焙烧处理温度。