本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：

1、高級氧化技術(shù)利用強氧化性的活性氧物種，包括羥基自由基(·oh)，硫酸根自由基(so4·-)，單線態(tài)氧(1o2)等，將難降解有毒有機污染物轉(zhuǎn)化為低毒或無毒的產(chǎn)物，在處理有機污染物方面具有潛力。過硫酸鹽(ps)高級氧化技術(shù)具有ph適應范圍廣、so4·-氧化電位高、選擇性強等特點，受到青睞?；诹蛩岣杂苫母呒壯趸夹g(shù)具有較好的應用前景。

2、由于co2+/單過硫酸鹽(pms)體系對污染物優(yōu)異的降解效率，co基氧化物被認為是催化pms最佳的催化劑之一，發(fā)展高活性的co基氧化物/pms體系成為了環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點。然而，非均相催化過硫酸鹽降解污染物，存在催化劑活性與穩(wěn)定性難以兼得和催化劑宏量制備、回收利用困難等問題，阻礙其進一步實際應用。因此，需要改善co基氧化物的活性與穩(wěn)定性。改善催化劑活性的設(shè)計策略，一方面是調(diào)控催化劑的組成，改善催化劑的本征活性，另一方面是提高催化劑比表面積，增加活性位點數(shù)量。

3、通過將活性組分負載于載體(金屬氧化物、碳材料、金屬有機框架等)，降低活性組分的粒徑，不僅可以增加催化劑的活性位點數(shù)量，同時能避免活性組分的團聚。文獻1基于鈷基金屬有機框架前驅(qū)體，通過利用單寧酸刻蝕金屬有機框架的方法，制備出分散性良好的四氧化三鈷/碳復合材料(j.colloidinterfacesci.2021,600,58-71.)。然而，碳基材料在空氣中的穩(wěn)定性較差，只能通過低溫熱處理或者溶劑熱制備co基催化劑，由此導致該類催化劑在降解過程中產(chǎn)生較高的金屬離子瀝出。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料及其制備方法和應用，該催化劑在活化過硫酸鹽降解有機物的應用中具有良好的催化活性。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

3、四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料的制備方法，通過單寧酸與鈷離子絡(luò)合，分散在活性氧化鋁表面，進行熱處理，制得高分散的四氧化三鈷/活性氧化鋁(co3o4/al2o3)復合材料，具體步驟如下：

4、將單寧酸和鈷鹽溶解在水中，然后加入活性氧化鋁粉末，攪拌并超聲至分散均勻，烘干，將所得固體放置于管式爐中，在空氣氛圍、300-600℃下進行焙燒0.5-5h，得到四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料。

5、優(yōu)選地，單寧酸與鈷鹽的質(zhì)量比為1:1.83～3.66。

6、優(yōu)選地，攪拌并超聲振蕩的時間為2-10min。

7、優(yōu)選地，烘干溫度為75-105℃，烘干時間為12±2h。

8、優(yōu)選地，鈷鹽選自硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷、硫酸鈷等。

9、優(yōu)選地，鈷鹽與氧化鋁的質(zhì)量比為0.183:0.5～0.366:0.8。

10、優(yōu)選地，焙燒溫度為350～500℃，焙燒時間為3h。

11、優(yōu)選地，四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料中，四氧化三鈷的質(zhì)量百分比≤50％。

12、本發(fā)明提供上述制備方法制得的四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料。

13、進一步地，本發(fā)明提供上述四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料在活化過硫酸鹽降解有機污染物中的應用。

14、具體地，所述的有機污染物為羅丹明b、苯酚、抗生素等。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

16、(1)本發(fā)明以活性氧化鋁為載體，利用單寧酸與鈷離子絡(luò)合，提高了鈷離子在活性氧化鋁上的分散度，通過控制硝酸鈷的投加量，調(diào)控四氧化三鈷的負載量；

17、(2)本發(fā)明制得的四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料具有超小、高分散的四氧化三鈷，催化活性高，在濃度為10ppm的羅丹明b，氧化劑(單過硫酸鹽)濃度為100ppm，溫度為25℃，催化劑投加量為100mg/l的條件下，污染物降解效率在10min內(nèi)達到99％。

技術(shù)特征：

1.四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，單寧酸與鈷鹽的質(zhì)量比為1:1.83~3.66。

3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，攪拌并超聲振蕩的時間為2-10?min，烘干溫度為75-105℃，烘干時間為12±2h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，鈷鹽選自硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷或硫酸鈷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，鈷鹽與氧化鋁的質(zhì)量比為0.183:0.5~0.366:0.8。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，焙燒溫度為350~500℃，焙燒時間為3h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料中，四氧化三鈷的質(zhì)量百分比≤50%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一所述的制備方法制得的四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料在活化過硫酸鹽降解有機污染物中的應用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應用，其特征在于，所述的有機污染物為羅丹明b、苯酚或抗生素。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料及其制備方法和應用。所述方法將單寧酸和鈷鹽溶解在水中，然后加入活性氧化鋁粉末，干燥后的固體在空氣氛圍、300?600℃下焙燒，得到高催化活性的四氧化三鈷/活性氧化鋁納米催化劑。本發(fā)明的四氧化三鈷/活性氧化鋁復合材料具有超小、高分散的四氧化三鈷，活化過硫酸鹽對羅丹明B的降解效率在10?min內(nèi)可達到99%，在降解有機污染物中具有廣泛的應用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：羅瑞,周楠,戴夢穎,羅卉瑩
受保護的技術(shù)使用者：鹽城師范學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6