[发明专利]一种铜氧共掺杂碳氮催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明具体涉及一种铜氧共掺杂碳氮催化剂及其制备方法、应用，属于催化剂领域，本发明实施例提供的铜氧共掺杂碳氮催化剂以乙酰丙酮铜和双(8‑羟基喹啉)铜(Ⅱ)作为Cu和O的前驱体掺杂g‑C₃N₄，乙酰丙酮铜和双(8‑羟基喹啉)铜(Ⅱ)中的Cu和O与g‑C₃N₄混合热解，使得O替代2配位N位点，并稳定金属Cu原子，形成富电子区域有效催化过硫酸盐，从而获得催化性能和稳定性优异的铜氧共掺杂碳氮催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种铜氧共掺杂碳氮催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

随着越来越多的有毒有机污染物排入水体，因有毒有机污染物就具有极低的阈值、较强的毒理效应及生态危害，严重威胁人类的健康和环境安全。尤其是水体中微塑料等有毒有机污染物，如双酚A(Bisphenol A，BPA)的处理日益受到关注，并对现有的水处理技术提出了严峻的挑战。

类Fenton过程作为一种清洁有效的方法产生活性含氧自由基以消除顽固的有机污染物，被认为是应对不断增长的环境污染和淡水资源短缺的一种有前景的策略，基于硫酸根自由基的类Fenton体系通过活化过氧单硫酸盐(PDS)对水中顽固污染物的降解越来越受到关注。各种过渡金属基材料被研究为类Fenton用于PMS活化的催化剂，然而，目前过渡金属基材料存在金属离子浸出和低催化性能的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的铜氧共掺杂碳氮催化剂及其制备方法、应用。

本发明实施例提供一种铜氧共掺杂碳氮催化剂的制备方法，包括：

将三嗪类含氮杂环有机化合物以1-10K/min的速率加热至400-600℃并保温1-4h，制得g-C₃N₄；

将乙酰丙酮铜和所述g-C₃N₄混合并研磨，获得第一混合物；

在无氧环境下，将所述第一混合物以1-10K/min的速率加热至400-600℃并保温1-4h，获得第一反应物；

将所述第一反应物浸泡于酸性介质中，并在30-100℃温度下搅拌1-6h，获得第二反应物；

洗涤所述第二反应物至中性，并干燥，获得铜氧共掺杂碳氮催化剂。

可选的，所述将三嗪类含氮杂环有机化合物以1-10K/min的速率加热至400-600℃并保温1-4h，制得g-C₃N₄，包括：

将三嗪类含氮杂环有机化合物以5K/min的速率加热至550℃并保温4h，制得g-C₃N₄。

可选的，所述乙酰丙酮铜和所述g-C₃N₄按质量比1:1-20。

可选的，所述在无氧环境下，将所述第一混合物以1-10K/min的速率加热至400-600℃并保温1-4h，获得第一反应物，包括：

在无氧环境下，将所述第一混合物以5K/min的速率加热至550℃并保温4h，获得第一反应物；

所述将所述第一反应物浸泡于酸性介质中，并在30-100℃温度下搅拌1-6h，获得第二反应物，包括：

将所述第一反应物浸泡于酸性介质中，并在70℃温度下搅拌4h，获得第二反应物。

可选的，所述将乙酰丙酮铜和所述g-C₃N₄混合并研磨，获得第一混合物，包括：