公布日：2024.04.16
申请日：2024.01.19
分类号：C02F1/461(2023.01)I;C25B11/091(2021.01)I;C25B11/065(2021.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明本发明适用于电极材料制备和电催化废水处理技术领域，具体提供了一种污水处理电催化电极材料及其制备方法及其在污水处理中的应用，其中提供的电催化电极材料的制备方法为：配置硝酸锌、硝酸钴无水甲醇溶液A液和2-甲基咪唑的无水甲醇溶液B液，AB液混合后于烘箱中进行溶剂热反应，得到Co1/Zn2-ZIF-8，将其与羧甲基纤维素混合进行冷冻干燥的到气凝胶，在惰性气体氛围下，于管式炉中进行硫化得到电催化电极材料，本发明制备的电催化电极材料制备方法简单，原料成本低，在污水处理领域具有广泛的应用化前景。
权利要求书
1.一种污水处理电催化电极材料制备方法，其特征在于，制备步骤如下：(1)配置六水硝酸钴、六水硝酸锌的混合甲醇溶液A和2-甲基咪唑的无水甲醇溶液B，混合搅拌均匀，在烘箱中进行溶剂热反应得到Co1/Zn2-ZIF-8；(2)将得到的Co1/Zn2-ZIF-8与羧甲基纤维素混合进行冷冻干燥得到气凝胶；(3)在含有硫源的管式炉中进行硫化，得到Co9S8/ZnS/NC。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理电催化电极材料制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的硫源为单质硫。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理电催化电极材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，A液中六水硝酸锌和六水硝酸钴的质量比例为0.3-2：0.3-1。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理电催化电极材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，反应时间为10-16h，加热温度为90-120℃。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理电催化电极材料制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，水和丙酮的比例为(15-25：0.5-3)Co1/Zn2-ZIF-8溶液与羧甲基纤维素溶液混合搅拌时间为3-6小时。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理电催化电极材料制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，惰性气体为氮气或氩气，管式炉的升温速率为2-5℃/min，硫化温度第一阶段保温温度为150-300℃，第二阶段保温温度为500-600℃，保温时间第一阶段为2-3h，第二阶段为3-6h。
7.如权利要求1～6任一所述制备方法制备的污水处理电催化电极材料在污水处理的应用，其特征在于，所述电极材料降低污水中的含氮有机物、有机氯化物、重金属化合物。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种污水处理电催化电极材料及其制备方法
针对现有技术的存在的问题，通过选取三维碳材料作为基体材料制备Co9S8/ZnS修饰三维碳基气凝胶，Co9S8/ZnS协同作用，提高材料的催化性能，三维碳基气凝胶作为基底材料提高了产品的稳定性并改善传质和电子传输通道。为实现上述目的，按照本发明，Co9S8/ZnS修饰三维碳基气凝胶电催化电极的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
(1)配置一定比例的水合硝酸钴、水合硝酸锌的混合甲醇溶液A和2-甲基咪唑的无水甲醇溶液B，混合搅拌均匀，在烘箱中进行溶剂热反应得到Co1/Zn2-ZIF-8；
(2)将Co1/Zn2-ZIF-8与羧甲基纤维素混合进行冷冻干燥的到气凝胶；；
(3)在含有硫源的管式炉中进行硫化，得到Co9S8/ZnS/NC。
优选的，本发明步骤(3)所述的硫源为单质硫。
进一步优选的，其中所述步骤(1)中，A液中锌和钴的质量比为(0.3-2：0.3-1)，最优为最优为2:1。
进一步优选的，所述步骤(1)中，反应时间为10-16h，最优为12h，加热温度为90-120℃，最优为100℃。
进一步优选的，所述步骤(2)中，水和丙酮的体积比为(15-25：0.5-3)，最优为20:1，Co1/Zn2-ZIF-8溶液与CMC溶液混合搅拌时间为3-6小时，最优为2小时。
进一步优选的，上述污水处理电催化电极材料及其制备方法，步骤(3)中采用的惰性气体为氮气或氩气，最优为氮气，管式炉的升温速率为2-5℃/min，最优为5℃/min，硫化温度第一阶段保温温度为150-300℃，最优为300℃，第二阶段保温温度为500-600℃，最优为600℃，保温时间第一阶段为2-3h，最优为2小时，第二阶段为3-6h，最优为3小时。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与技术效果：
本发明通过制备的Co9S8/ZnS修饰三维碳基气凝胶电催化电极具有三维结构，是一种新型三维电极材料，具有良好的传质和电子传输通道，导电性好，比表面积大，双金属硫化物协同作用提高催化活性的特点。
本发明通过制备的Co9S8/ZnS修饰三维碳基气凝胶电催化电极，工艺简单，成本低，环境友好，产率高，适合商业化。
本发明通过制备得到的Co9S8/ZnS修饰三维碳基气凝胶电催化电极在实践效果测试中，在其他条件相同的情况下，有机物降解效率有很大提高，30min内，降解率达到95％以上。
（发明人：马跃辉;周焕东;李东升;苑诚;滕东晓;刘宁;傅玉倩;张坤;赵锦书）