[发明专利]一种N掺杂介孔碳负载Co3

说明书

本发明涉及电催化降解技术领域，且公开了一种N掺杂介孔碳负载Co₃O₄复合电催化降解材料，通过含氰基的联咔唑衍生物，环加成反应，聚合得到三嗪环基多孔有机聚合物，将其碳化，得到N掺杂的介孔碳材料，其多孔结构使其具有非常高的比表面积，提供了更多的反应位点，同时掺杂N原子，增强了其作为阴极电极的化学反应活性与导电性，N原子改变了O₂在阴极碳电极上的化学吸附方式，有效的削弱了O‑O键，有利于氧还原，复合电催化降解材料，具有纳米级的介孔结构，提供了大量能够参与氧化还原反应的活性空穴，提高了H₂O₂的产量，从而促进了羟基自由基、过氧自由基等强氧化剂的生成，提高了复合材料的电催化氧化性能。

技术领域

本发明涉及电催化降解技术领域，具体为一种N掺杂介孔碳负载Co₃O₄复合电催化降解材料及制法。

背景技术

近年来，社会在高速发展的同时，环境污染也愈发严重，严重的破坏了地球的原有生态，使得环境愈发恶劣，有机废水污染由于其来源与性质都比较复杂，很难采用单一的治理方法完全除去，也给生态环境的治理带来了严峻的挑战，因此找到一种有效的处理有机废水的方法一直是一个亟需解决的问题，而电催化高级氧化技术，可以有效的电催化氧化水中的有机污染物，是一种非常具有前景的污水处理技术。

电催化高级氧化技术，是一种通过电极直接或者间接的方式电催化氧化水中的有机污染物的技术，通过破坏有机污染物的共轭体系，将大分子有机污染物降解成环境友好的小分子或者二氧化碳与水，目前主流的阴极电极材料为石墨类碳材料，但是单一的碳材料对有机物的电催化氧化降解效果并不佳，Co₃O₄由于其八面体晶格结构，更好的利于离子扩散，在电催化过程中，可以发生快速的氧化还原反应，通过介孔碳阴极材料中加入Co₃O₄，可以极大的提高电催化氧化降解的效率与降解效果。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种N掺杂介孔碳负载Co₃O₄复合电催化降解材料及制法，解决了单一石墨类碳材料阴极电极电催化氧化效果不佳的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种N掺杂介孔碳负载Co₃O₄复合电催化降解材料制备方法包括以下步骤：

(1)将3,3’,6,6’四氰基-N,N-’联咔唑溶于三氯甲烷溶剂中，并将其逐滴加至三氯甲烷与三氟甲磺酸的混合液中，搅拌反应，再加入氨水，搅拌反应，抽滤洗涤，得到三嗪环基多孔有机聚合物；

(2)将三嗪环基多孔有机聚合物置于气氛炉中进行碳化过程，得到N掺杂介孔碳；

(3)将N掺杂介孔碳、月桂酸加入到去离子水溶液中，超声分散，再加入Co(NO₃)₂搅拌反应2-3h，再加入NaOH调节pH至9-10，将溶液转移至聚四氟乙烯内胆中，于反应釜内加热反应、过滤洗涤，真空干燥，再加入马弗炉中，以2-5℃/min升温速率，至280-320℃，保温100-150min，再以5-10℃/min升温速率，至420-460℃，保温40-50min，在得到N掺杂介孔碳负载Co₃O₄复合电催化降解材料。

优选的，所述步骤(2)中气氛炉包括底座，底座固定连接有控制台，控制台设置有控制按钮，底座与炉管支撑架固定连接，炉管支撑架固定连接有炉管，炉管设置有密封法兰，炉管固定连接有压力表，炉管固定连接有进气阀与出气口，炉管固定连接有进料口与出料口，底座固定连接有滑轨，滑轨活动连接有轨道滑轮，轨道滑轮设置有轨道卡轨器，轨道滑轮固定连接有气氛炉炉体，气氛炉炉体设置有数据显示屏，气氛炉炉体与加热层固定连接，气氛炉炉体固定连接有保温层。