[发明专利]一种氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料及其制备方法与应用。所述材料的制备步骤为：S1.将金属盐、碳源化合物及膨化剂均匀混合后，在惰性气体氛围下热解，得到M‑g‑C₃N₄；S2.将所述M‑g‑C₃N₄分散于溶剂中，得到悬浮液A，然后将溶有六氯环三磷腈和4,4‑二羟基二苯砜的混合溶液B滴加至悬浮液A中，混合反应；然后再滴加碱性辅剂，混匀反应，待反应结束后，分离得到M‑g‑C₃N₄@PZS；S3.将所述M‑g‑C₃N₄@PZS在惰性气体氛围下，高温热解，得到所述氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料MP_x‑NPS‑C。所述材料的制备简单、普遍适用性高；且制备的材料在催化活化H₂O₂、PMS、PS降解复杂有机化合物中表现出优异的性能，拓宽了金属磷化物材料在高级氧化水处理中的应用。

技术领域

本发明涉及水污染处理技术领域，更具体地，涉及一种氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着城市化工行业等不断繁荣发展，工业废水污染逐渐成为一个全球化环境问题。工业废水成分复杂，其中难降解的有机物其分子结构复杂，化学稳定性强，可造成持久性污染，传统城市污水生化处理系统不能达到完全净化的效果。因此，探寻更有效的水处理方法对缓解当前的水环境污染问题具有深刻意义。在众多新兴的水处理工艺中，(类)芬顿技术在处理水中复杂有机物时表现出广泛的应用前景。

(类)芬顿高级氧化技术包括均相体系和非均相体系两大类。与均相(类)芬顿法相比，非均相法具有如下优点：(1)反应后非均相催化剂，尤其是铁磁性材料易于从体系中分离回收；(2)大部分非均相催化剂化学稳定性强，可循环使用，甚至还可以进行再生，材料利用率高；(3)非均相体系中的金属溶出较少，一般不会对水环境造成影响；(4)非均相催化剂种类繁多、形貌结构可控、制备方法多样，丰富拓宽了(类)芬顿高级氧化技术领域的发展和应用。因此，非均相(类)芬顿法具有极大的实际推广潜能，越来越引起人们的密切关注和研究。

目前，非均相催化剂的研究主要集中在纳米零价铁、铁氧体、金属以及金属氧化物等方面，而关于金属磷化物基材料在高级氧化中的研究鲜有报道。近年研究发现，金属磷化物在(类)芬顿高级氧化中可表现出优越的性能，是一类非常有潜力催化剂。然而，目前金属磷化物材料仍然面临着催化活性不高、化学稳定性不佳、颗粒易团聚、金属离子易流失等问题，极大阻碍了其推广实际应用。另一方面，材料的微观物理结构以及表面化学结构等对其性能具有决定性影响，故通过对金属磷化物材料的形貌、组成、结构等的理性设计和调控可进一步改善其性能，此方面的工作亦亟待开展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中，金属磷化物作为(类)芬顿高级氧化非均相催化剂的应用存在的缺点和不足，提供一种氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料。

本发明的另一目的在于提供所述氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料的应用。

本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：

一种氮磷硫共掺杂多孔碳负载的金属磷化物纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤制备得到：

S1.将金属盐、碳源化合物及膨化剂均匀混合后，在惰性气体氛围下热解，得到M-g-C₃N₄；