本發(fā)明涉及材料、環(huán)境領域，具體地，本發(fā)明涉及氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法。

背景技術：

1、鹵代抗生素被廣泛用于人們的日常生活中，然而其過度使用會導致耐藥細菌和耐藥基因的生成，威脅生態(tài)環(huán)境。但鹵代抗生素難以生物降解，且物理方法無法破壞鍵能很強的碳-鹵鍵，會導致二次污染?；瘜W法條件苛刻，能耗高，容易產(chǎn)生毒性較高的含鹵中間體。因此，迫切需要一種實用的鹵代抗生素去除技術。電化學還原是一種不需要額外試劑、操作簡單、無二次污染的清潔高效的脫鹵方法。開發(fā)高效、穩(wěn)定的電催化劑是電化學脫鹵的關鍵。

2、在脫鹵反應中，鈀基貴金屬催化劑得到了廣泛的應用。然而，在實際應用中，鈀經(jīng)常以納米粒子的形式存在于反應體系中，金屬內(nèi)部的鈀原子無法得到充分利用，導致原子利用率顯著降低。此外，貴金屬的稀缺性和高成本使其無法滿足日益增長的催化需求。因此，開發(fā)具有高催化活性的非貴金屬催化劑已成為研究的重點。單原子催化劑由于具有接近100%的原子利用率、較高的催化活性和選擇性、不飽和配位環(huán)境等優(yōu)點，已廣泛應用于co2還原、硝酸鹽還原、水裂解等領域。因此，將非貴金屬單原子催化劑應用到電催化脫鹵中是經(jīng)濟可行的，如何調(diào)控單原子的制備方法從而達到高效脫鹵值得探究。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的旨在將制備的活性位點多的氮配位單原子鈷催化劑作為陰極應用于電催化脫鹵中，該體系穩(wěn)定性好、ph適用范圍廣，可以產(chǎn)生較多的原子氫，實現(xiàn)高效低耗去除鹵代抗生素。

2、本發(fā)明涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法，其特征在于：將鈷以co-n4配位形式存在的氮配位單原子鈷催化劑（co-n/c）為陰極，在雙室反應器中，調(diào)節(jié)溶液的ph至?3-9，控制電流為0.125-2.5?ma?cm-2進行電催化脫鹵反應。

3、上述的co-n/c陰極在電催化脫鹵中的方法，其特征在于：陰極單原子鈷催化劑負載量為1-5?mg?cm-2.

4、上述co-n/c陰極的制備方法，其特征在于以下步驟：

5、（1）將2-甲基咪唑溶于甲醇中形成溶液i，將硝酸鋅、硝酸鈷溶于甲醇中形成溶液ii，將溶液i倒入溶液ii中，室溫攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應釜中，在烘箱120℃保持4小時，冷卻至室溫，用甲醇清洗后過夜干燥，得到co/zif-8；（2）將步驟（1）得到的co/zif-8在惰性氣氛下750-1000℃煅燒2-5小時，得到co-n/c；（3）將co-n/c與乙醇和nafion均勻混合，將油墨涂覆在碳布上自然晾干。

6、上述的氮配位單原子鈷催化劑的制備方法，其特征在于硝酸鋅和硝酸鈷的摩爾比為70:?1至5:?1。

7、本發(fā)明具有以下的突出特點：

8、（1）該催化劑制備方法簡便，合成的單原子鈷分散性好，活性位點多。

9、（2）該體系在電催化脫鹵中能耗低，ph應用范圍廣，可以去除多種鹵代抗生素，受水體中的共存離子干擾較小，十次循環(huán)后仍能保持穩(wěn)定的脫鹵性能，鈷溶出低。

技術特征：

1.本發(fā)明涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法，其特征在于：將鈷以co-n4配位形式存在的氮配位單原子鈷催化劑（co-n/c）為陰極，在雙室反應器中，調(diào)節(jié)溶液的ph至?3-9，控制電流為0.125-2.5?ma?cm-2進行電催化脫鹵反應。

2.根據(jù)權利要求1所述的co-n/c陰極在電催化脫鹵中的方法，其特征在于：陰極的單原子鈷催化劑負載量為1-5?mg?cm-2。

3.根據(jù)權利要求1所述的co-n/c陰極的制備方法，其特征在于以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述的co-n/c陰極的制備方法，其特征在于硝酸鋅和硝酸鈷的摩爾比為70:?1至5:?1。

技術總結
本發(fā)明涉及一種氮配位單原子鈷陰極電催化脫鹵的方法，實現(xiàn)高效低耗去除鹵代抗生素。本發(fā)明通過簡單方便的制備方法以MOFs為前驅(qū)體合成了氮配位單原子鈷。通過調(diào)控制備方法，氮配位單原子鈷以Co?N4結構存在，分散性好，活性位點多。該催化劑作為陰極應用于電催化脫鹵中時可以實現(xiàn)含鹵抗生素的高效快速去除，且pH適用廣，受共存離子影響小，循環(huán)使用性好，鈷溶出極低。

技術研發(fā)人員：周明華,宋格
受保護的技術使用者：南開大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2