[发明专利]一种二硫化钴/碳纤维复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于电催化及水处理技术领域，具体涉及一种二硫化钴/碳纤维复合材料的制备方法及应用。制备方法为：将碳纤维进行氮化处理后得到氮化碳纤维；将钴离子盐、硫代硫酸钠、升华硫与超纯水混合，得到混合液；将所述氮化碳纤维与混合溶液混合，水热反应后，得到二硫化钴/碳纤维复合材料。本发明通过一步水热法制备出了二硫化钴/碳纤维复合材料，该制备工艺简单安全，反应条件温和可控，成本低廉。还公开了该复合材料应用于电催化阴极原位产生过氧化氢并同步降解有机污染物。

技术领域

本发明属于电催化及水处理技术领域，具体涉及一种二硫化钴/碳纤维复合材料的制备方法及应用。

背景技术

自改革开放以来，工农业的快速发展和人们生活水平的日益提高，使得环境水体中有机污染物的种类和数量呈现逐年增长的趋势，因此，提出或发展一种高效经济的水处理工艺是保障人类健康良好的生态环境的前提和基础条件。其中，高级氧化技术(Advancedoxidation processes，简称AOPs)作为一种高效且操作简单的水处理技术而备受关注，尤其是在一些用传统方法难以处理的有机污染物领域有一些应用。“高级氧化”的概念是将在反应过程中能够产生·OH的氧化过程定义为AOPs。·OH具有很强的氧化能力，其氧化能力仅次于F₂，而且·OH的氧化反应无选择性，能与绝大多数的富电子有机化合物发生一系列无选择性自由基链式反应，达到最终降解有机污染物的目的。

AOPs与其他水处理技术，如物理法、生物法等相比较具有反应高效、快速，二次污染小等优点，有着广阔的发展空间。有的研究者向溶液中加入铁离子，发生电Fenton反应，有的研究者向溶液中加入氯气，氯气与水反应生成的次氯酸根离子具有强氧化性，将废水的有机物氧化，弱化了过氧化氢的作用，而我们应该关注于更多的生成过氧化氢，使得过氧化氢快速分解生成的羟基来降解废水中的有机物，依此我们设计了二硫化钴/碳纤维复合电极。而目前二硫化钴的制备工艺主要通过溶剂热方法制备，有的为了得到好的晶体结构先制备出氧化钴材料，再将其置于管式炉中进行硫化处理，制备过程复杂且所需温度较高。

发明内容

针对目前二硫化钴的制备过程复杂且所需温度较高的问题，本发明提供了一种二硫化钴/碳纤维复合材料的制备方法及应用。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种二硫化钴/碳纤维复合材料，通过以下步骤制得：

步骤1，将碳材料进行氮化处理后得到氮化碳纤维；

步骤2，将钴离子盐、硫代硫酸钠、升华硫与超纯水混合，得到混合液；

步骤3，将所述氮化碳纤维与混合溶液混合，水热反应后，得到二硫化钴/碳纤维复合材料。

一种二硫化钴/碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将碳材料进行氮化处理后得到氮化碳纤维；

步骤2，将钴离子盐、硫代硫酸钠、升华硫与超纯水混合，得到混合液；

步骤3，将所述氮化碳纤维与混合溶液混合，水热反应后，得到二硫化钴/碳纤维复合材料。

进一步，所述步骤1将碳纤维进行氮化处理后得到氮化碳纤维的具体操作为：将碳材料依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行清洗、干燥；在磁力搅拌条件下配置尿素溶液，转移至反应釜中进行第一次水热反应，进行氮化处理得到氮化碳纤维。碳材料主要作为载体，便于活性组分负载，且碳纤维具有良好的导电性。

进一步，所述步骤2将钴离子盐、硫代硫酸钠、升华硫与超纯水混合，得到混合液的具体操作为：称取钴离子盐、硫代硫酸钠和升华硫，在磁力搅拌条件下溶解于超纯水中，得到混合液。