[发明专利]单原子钴负载管状氮化碳催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种单原子钴负载管状氮化碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将三聚氰胺和/或双氰胺与水混合，搅拌，得到混合溶液；

S2、将步骤S1中制得的混合溶液进行水热反应，得到超分子前驱体；

S3、将步骤S2中制得的超分子前驱体与乙酸钴的乙醇溶液混合，搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到负载乙酸钴的超分子前驱体；所述超分子前驱体与乙酸钴的乙醇溶液的质量体积比为1.26g∶25mL～200mL；所述乙酸钴的乙醇溶液中乙酸钴的浓度≥1mmol/L；

S4、将步骤S3中制得的负载乙酸钴的超分子前驱体进行煅烧，得到单原子钴负载管状氮化碳催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述乙酸钴的乙醇溶液由乙酸钴溶解到乙醇溶液中制备得到。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述乙酸钴的乙醇溶液中乙酸钴的浓度为2.5mmol/L～15mmol/L。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述三聚氰胺和/或双氰胺与水的质量体积比为5g∶80mL～400mL；所述搅拌在温度为60℃～80℃下进行；所述搅拌的时间为0.5h～2h；

步骤S2中，所述水热反应在高压釜中进行；所述水热反应的温度为160℃～180℃；所述水热反应的时间为12h～24h；

步骤S3中，所述搅拌的时间为6h～18h；所述洗涤采用的洗涤液为乙醇；所述洗涤的次数为3次～5次；

步骤S4中，所述煅烧在马弗炉中进行；所述煅烧过程中的升温速率为2℃/min～10℃/min；所述煅烧的温度为450℃～650℃；所述煅烧的时间为1h～5h。

5.一种单原子钴负载管状氮化碳催化剂，其特征在于，所述单原子钴负载管状氮化碳催化剂由权利要求1～4中任一项所述的制备方法制得。

6.根据权利要求5所述的单原子钴负载管状氮化碳催化剂，其特征在于，所述单原子钴负载管状氮化碳催化剂包括管状氮化碳，所述管状氮化碳的管壁上和内部孔隙结构中镶嵌有单原子钴；所述单原子钴负载管状氮化碳催化剂中掺杂有氧；所述单原子钴负载管状氮化碳催化剂中单原子钴的质量百分含量为0.51％～10.49％。

7.一种如权利要求5或6所述的单原子钴负载管状氮化碳催化剂在处理有机污染物废水中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，利用单原子钴负载管状氮化碳催化剂活化过硫酸盐降解水体中的有机污染物，包括以下步骤：将单原子钴负载管状氮化碳催化剂与有机污染物废水混合，搅拌，加入过硫酸盐溶液进行催化降解反应，完成对水体中有机污染物的降解。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述单原子钴负载管状氮化碳催化剂与有机污染物废水的质量体积比为5mg～15mg∶50mL；所述过硫酸盐溶液与有机污染物废水的体积比为0.5～2∶50；所述过硫酸盐溶液的浓度为25mmol/L～100mmol/L；所述过硫酸盐溶液中的过硫酸盐为过一硫酸氢钾；所述有机污染物废水中有机污染物的浓度为5mg/L～20mg/L；所述有机污染物废水中有机污染物为抗生素、染料、酚类有机污染物中的至少一种；所述抗生素为环丙沙星、磺胺二甲基嘧啶、四环素、诺氟沙星中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述搅拌的时间为30min～120min；所述催化降解反应的时间为5s～20min。