[发明专利]一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料、及其制备和应用方法

权利要求书

1.一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述铁氮碳复合材料用于活化过一硫酸盐，所述制备方法包括步骤：

S1，将含氮的碳源溶解于乙醇溶液中，得溶液A；其中，所述含氮的碳源为二氰二胺；

S2，将含铁的金属前驱体分散于所述溶液A中，然后进行蒸干处理，得混合物质B；其中，所述含铁的金属前驱体为氯化血红素；

S3，对所述混合物质B依次进行研磨混合处理、热解处理、以及冷却处理；然后对所述冷却处理后得到的物质依次进行酸洗处理、水洗处理、以及干燥处理，得所述铁氮碳复合材料；

其中，所述热解处理包括：将所述研磨混合后得到的物质以预设的升温速率升温至350℃，并在350℃下保持1h-4h；然后以所述预设的升温速率将所述研磨混合后得到的物质升温至650℃，并在650℃下保持1h-7h；

所述铁氮碳复合材料呈层状结构，所述铁氮碳复合材料包括含有类石墨相氮化碳的载体、以及与所述载体结合的铁单原子，所述铁单原子与所述类石墨相氮化碳载体中的氮原子配位形成Fe-N键。

2.根据权利要求1所述的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述铁单原子在所述铁氮碳复合材料中的负载量为0.1-5wt％。

3.根据权利要求1所述的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述乙醇溶液的体积浓度为10％-100％；所述含氮的碳源与所述乙醇溶液的质量体积比为1：50-200g/ml；

所述S2中所述含铁的金属前驱体与所述S1中所述含氮的碳源之间的质量比为1：10-100。

4.根据权利要求1所述的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述将含氮的碳源溶解于乙醇溶液中包括：将所述含氮的碳源加入所述乙醇溶液后，在40-70℃的温度下，以超声或搅拌的方式处理0.5-2h；

在所述S2中，所述将含铁的金属前驱体分散于所述溶液A中包括：将所述含铁的金属前驱体加入所述溶液A中后，以超声或搅拌的方式处理1-5h。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述蒸干处理的处理方式包括旋转蒸发或者恒温蒸发，且所述蒸干处理时的蒸干温度为40℃-70℃；

所述冷却处理包括：通过自然降温将所述热解处理后得到的物质冷却至室温；

所述酸洗处理包括：采用1-4mol/L的硫酸溶液对所述冷却处理后得到的物质进行1-4次酸洗，且每次所述酸洗的时长为12-48h。

6.一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，其特征在于，采用如权利要求1-5中任意一项所述的铁氮碳复合材料的制备方法进行制备。

7.一种如权利要求6所述的铁氮碳复合材料在活化过一硫酸盐中的应用。

8.一种用于污水处理的过一硫酸盐的活化方法，其特征在于，将如权利要求6所述的铁氮碳复合材料分散于待处理的污水中，然后加入过一硫酸盐，以实现对所述过一硫酸盐的活化。