[发明专利]一种过渡金属单原子活性催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种过渡金属单原子活性催化剂，其特征在于，所述催化剂以单原子过渡金属作为活性组分，以活性炭、碳纳米管、石墨烯、纳米金刚石、g-C₃N₄中任意的一种作为载体，经过过渡金属的无机盐前驱体或有机盐前驱体与载体进行吸附之后，即得。并提供了上述过渡金属单原子活性催化剂在高级氧化抗生素领域中的应用。

2.根据权利要求1所述的一种过渡金属单原子活性催化剂，其特征在于，所述活性组分采用Fe、Co、Mn、Ni、Cu中任意一种或几种，活性组分占催化剂总质量的质量分数为0.1～3wt.％。

3.根据权利要求2所述的一种过渡金属单原子活性催化剂，其特征在于，所述活性组分占催化剂总质量的质量分数为1～2wt.％。

4.一种过渡金属单原子活性催化剂的制备方法，其特征在于，按照以下步骤制备：

步骤1、以单原子过渡金属作为活性组分，选择过渡金属的无机盐前驱体或有机盐前驱体的一种或几种，分别溶解于溶剂中配置成活性组分的前驱体溶液；

步骤2、将活性炭、碳纳米管、石墨烯、纳米金刚石、g-C₃N₄中任意的一种作为载体，将载体加入步骤1得到的活性组分的前驱体溶液中，室温下搅拌12h至溶液荫干，并于烘箱中60℃下烘干；

步骤3、将步骤2烘干后的材料取出，研钵研磨20min，在管式炉中焙烧1h，即得。

5.根据权利要求4所述的一种过渡金属单原子活性催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中活性组分采用Fe、Co、Mn、Ni、Cu中任意一种或几种，过渡金属的无机盐前驱体或有机盐前驱体采用酞菁化合物，溶剂为乙醇、丙酮、正丙醇、异丙醇、乙酸乙酯中任意一种。

6.根据权利要求4所述的一种过渡金属单原子活性催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中活性组分的担载方法选用等体积吸附、过量吸附、真空吸附、顺序吸附、共吸附中任意一种，烘干方式为常规干燥、真空干燥、冷冻干燥中任意一种。

7.根据权利要求4所述的一种过渡金属单原子活性催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中焙烧气氛为空气、氮气、氢气中任意一种或两种气体的混合气，焙烧温度为200～800℃。

8.一种过渡金属单原子活性催化剂在高级氧化抗生素领域中的应用，其特征在于，采用浓度为5～30mg/L的抗生素50mL作为原料液，溶剂为水，催化剂用量为1～3mg，氧化剂与催化剂用量质量比为2:1～7:1，在pH为1-14的范围内，室温，搅拌速率300～800rpm。

9.根据权利要求8所述一种过渡金属单原子活性催化剂在高级氧化抗生素领域中的应用，其特征在于，抗生素采用四环素、环丙沙星、左氧氟沙星、苯酚中任意一种。

10.根据权利要求8所述一种过渡金属单原子活性催化剂在高级氧化抗生素领域中的应用，其特征在于，氧化剂为过氧化氢、过一硫酸盐PMS、过二硫酸盐PDS中任意一种。