公布日：2024.04.16
申請日：2024.01.19
分類號：C02F1/461(2023.01)I;C25B11/091(2021.01)I;C25B11/065(2021.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發明本發明適用于電極材料制備和電催化廢水處理技術領域，具體提供了一種污水處理電催化電極材料及其制備方法及其在污水處理中的應用，其中提供的電催化電極材料的制備方法為：配置硝酸鋅、硝酸鈷無水甲醇溶液A液和2-甲基咪唑的無水甲醇溶液B液，AB液混合后于烘箱中進行溶劑熱反應，得到Co1/Zn2-ZIF-8，將其與羧甲基纖維素混合進行冷凍干燥的到氣凝膠，在惰性氣體氛圍下，于管式爐中進行硫化得到電催化電極材料，本發明制備的電催化電極材料制備方法簡單，原料成本低，在污水處理領域具有廣泛的應用化前景。
權利要求書
1.一種污水處理電催化電極材料制備方法，其特征在于，制備步驟如下：(1)配置六水硝酸鈷、六水硝酸鋅的混合甲醇溶液A和2-甲基咪唑的無水甲醇溶液B，混合攪拌均勻，在烘箱中進行溶劑熱反應得到Co1/Zn2-ZIF-8；(2)將得到的Co1/Zn2-ZIF-8與羧甲基纖維素混合進行冷凍干燥得到氣凝膠；(3)在含有硫源的管式爐中進行硫化，得到Co9S8/ZnS/NC。
2.根據權利要求1所述的一種污水處理電催化電極材料制備方法，其特征在于，所述步驟(3)的硫源為單質硫。
3.根據權利要求1所述的一種污水處理電催化電極材料制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，A液中六水硝酸鋅和六水硝酸鈷的質量比例為0.3-2：0.3-1。
4.根據權利要求1所述的一種污水處理電催化電極材料制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，反應時間為10-16h，加熱溫度為90-120℃。
5.根據權利要求1所述的一種污水處理電催化電極材料制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，水和丙酮的比例為(15-25：0.5-3)Co1/Zn2-ZIF-8溶液與羧甲基纖維素溶液混合攪拌時間為3-6小時。
6.根據權利要求1所述的一種污水處理電催化電極材料制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，惰性氣體為氮氣或氬氣，管式爐的升溫速率為2-5℃/min，硫化溫度第一階段保溫溫度為150-300℃，第二階段保溫溫度為500-600℃，保溫時間第一階段為2-3h，第二階段為3-6h。
7.如權利要求1～6任一所述制備方法制備的污水處理電催化電極材料在污水處理的應用，其特征在于，所述電極材料降低污水中的含氮有機物、有機氯化物、重金屬化合物。
發明內容
針對現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種污水處理電催化電極材料及其制備方法
針對現有技術的存在的問題，通過選取三維碳材料作為基體材料制備Co9S8/ZnS修飾三維碳基氣凝膠，Co9S8/ZnS協同作用，提高材料的催化性能，三維碳基氣凝膠作為基底材料提高了產品的穩定性并改善傳質和電子傳輸通道。為實現上述目的，按照本發明，Co9S8/ZnS修飾三維碳基氣凝膠電催化電極的制備方法，其特征在于，制備步驟如下：
(1)配置一定比例的水合硝酸鈷、水合硝酸鋅的混合甲醇溶液A和2-甲基咪唑的無水甲醇溶液B，混合攪拌均勻，在烘箱中進行溶劑熱反應得到Co1/Zn2-ZIF-8；
(2)將Co1/Zn2-ZIF-8與羧甲基纖維素混合進行冷凍干燥的到氣凝膠；；
(3)在含有硫源的管式爐中進行硫化，得到Co9S8/ZnS/NC。
優選的，本發明步驟(3)所述的硫源為單質硫。
進一步優選的，其中所述步驟(1)中，A液中鋅和鈷的質量比為(0.3-2：0.3-1)，最優為最優為2:1。
進一步優選的，所述步驟(1)中，反應時間為10-16h，最優為12h，加熱溫度為90-120℃，最優為100℃。
進一步優選的，所述步驟(2)中，水和丙酮的體積比為(15-25：0.5-3)，最優為20:1，Co1/Zn2-ZIF-8溶液與CMC溶液混合攪拌時間為3-6小時，最優為2小時。
進一步優選的，上述污水處理電催化電極材料及其制備方法，步驟(3)中采用的惰性氣體為氮氣或氬氣，最優為氮氣，管式爐的升溫速率為2-5℃/min，最優為5℃/min，硫化溫度第一階段保溫溫度為150-300℃，最優為300℃，第二階段保溫溫度為500-600℃，最優為600℃，保溫時間第一階段為2-3h，最優為2小時，第二階段為3-6h，最優為3小時。
與現有技術相比，本發明具有如下優點與技術效果：
本發明通過制備的Co9S8/ZnS修飾三維碳基氣凝膠電催化電極具有三維結構，是一種新型三維電極材料，具有良好的傳質和電子傳輸通道，導電性好，比表面積大，雙金屬硫化物協同作用提高催化活性的特點。
本發明通過制備的Co9S8/ZnS修飾三維碳基氣凝膠電催化電極，工藝簡單，成本低，環境友好，產率高，適合商業化。
本發明通過制備得到的Co9S8/ZnS修飾三維碳基氣凝膠電催化電極在實踐效果測試中，在其他條件相同的情況下，有機物降解效率有很大提高，30min內，降解率達到95％以上。
（發明人：馬躍輝;周煥東;李東升;苑誠;滕東曉;劉寧;傅玉倩;張坤;趙錦書）
