[发明专利]负载型Cu-Co双金属基ZIF衍生的Cu/Co-C臭氧催化剂的制备及产品和应用

说明书

本发明涉及一种负载型Cu‑Co双金属基ZIF衍生的Cu/Co‑C臭氧催化剂的制备及产品和应用。具体为利用负载型Cu‑Co双金属基ZIF前驱体，经热处理衍生而得到的氧化物‑C复合材料作为活性组分，得到的负载型Cu‑Co双金属基ZIF衍生的Cu/Co‑C臭氧催化剂，以及该催化剂在去除污水中盐酸四环素的应用。不同价态金属间的电子转移有助于促进臭氧的分解，激活有机污染物，而且利用金属间的协同作用也能避免臭氧催化氧化过程中的金属溶出问题。该负载型臭氧催化剂有效解决了催化剂回收，表现出优异的催化稳定性，降低水处理成本，也为非均相双金属基臭氧催化剂的设计和应用提供了新的视角。

技术领域

本发明涉及一种负载型Cu-Co双金属基ZIF衍生的Cu/Co-C臭氧催化剂的制备及产品和应用，可以提高臭氧的分解效率，持续产生OH·，促进有机污染物降解，用于污水处理领域。

背景技术

日益严重的水资源短缺和水污染已经阻碍了经济和社会的可持续发展，特别是这种微污染物（MPs），如内分泌干扰物（EDC）、医药和个人护理产品（PPCP），在水环境中仅ng/L至μg/L级。鉴于其对水生生物和人类健康可能造成的风险，以及传统废水处理技术无法有效消除大多数MPs，因此，开发高效的技术将其有效快速去除已迫在眉睫。

目前，高级氧化技术是一种能快速高效降解水中有机污染物的一项污水治理技术，特别是催化臭氧氧化工艺，因其能促进臭氧分解，通过催化剂生成更多的羟基自由基，使该工艺具有非选择性、高效性和稳定性而备受关注。

催化剂是臭氧催化氧化的核心，目前最常见的催化剂是碳材料、过渡金属和过渡金属氧化物，因为它们效率高、价态多、环境友好且成本低。近年来，金属有机骨架材料作为一种新兴的多功能多孔材料受到了广泛的关注，并在各个领域得到了广泛的应用。与传统的多相催化剂相比，它具有比表面积大、孔隙率可调、纳米级空穴丰富、金属组分分散性好等优点，可以增强化合物的传质，为催化反应提供丰富的活性中心。由于有机配体在臭氧催化氧化体系中容易被氧化，许多MOF不能直接用作催化剂。但是，MOF可以用作获得某些金属氧化物的理想前驱体。例如，在空气气氛中退火ZIF-67后，MOFs衍生的Co3O4-C仍然保持ZIF-67的多面体结构，这会使Co₃O₄更好地分散，并导致催化臭氧氧化反应活性位点的增加和多样化。因此，MOFs衍生的金属氧化物可能是一种很有前途的催化剂制备方法。

发明内容

针对低浓度高毒性的有机物采用现有处理技术难以达到国家规定的排放标准的医药废水，本发明目的在于提供一种负载型Cu-Co双金属基ZIF衍生的Cu/Co-C臭氧催化剂的制备。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种负载型Cu-Co双金属基ZIF衍生的Cu/Co-C臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，以多孔金属材料为催化剂的基体，利用低温浸渍-原位还原钝化工艺制备出Cu/Co氧化物-C复合材料，具体包括以下步骤：

（1）首先，在磁力搅拌下，将Cu(NO3)2•6H2O和Co(NO3)2•6H2O与2-甲基咪唑配体分别加入到甲醇溶剂中进行混合溶解，所述的Cu(NO3)2•6H2O、Co(NO3)2•6H2O与2-甲基咪唑摩尔比为（0.1~0.15）：1：（6～10），控制水浴温度和反应时间，得到混合物；

（2）接着再将预处理好的载体至于盛有步骤（1）混合物的烧杯中，超声处理30min后，静置进行老化一段时间后再利用乙醇进行洗涤后抽滤并干燥即可得到负载型Cu-Co双金属基ZIF前驱体；

（3）将步骤（2）所得的前驱体置于坩埚中于550～950℃的管式炉中进行氢氩还原处理；