CN113042081A

CN113042081A - 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

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Publication number: CN113042081A
Application number: CN202110313870.4A
Authority: CN
Inventors: 刘恢; 赵飞平; 付迎雪; 柴立元; 闵小波; 向开松; 唐崇俭; 沈锋华; 柯勇
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: CN113042081B

Abstract

本发明提供了一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，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，从而提高对过一硫酸盐的催化活性，且避免金属离子的大量溶出。其制备方法包括步骤：S1，将含氮的碳源溶解于乙醇溶液中，得溶液A；其中，所述含氮的碳源包括：三聚氰胺、二氰二胺、以及尿素中的一种或多种；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包括氯化血红素和酞菁铁中的一种或两种；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，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。

Description

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

技术领域

本发明涉及高级氧化技术领域，尤其涉及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。

背景技术

针对水体中出现的新兴微量有机污染物，如抗生素类、内分泌干扰物、药品和个人护理用品等，常用的生物处理技术并不能很好的完成对它们的处理，因此需要开发预处理和后续处理技术，配合生物处理技术才能达到良好的处理效果。

过一硫酸盐常温下为稳定固体，便于运输储存，是一种绿色氧化剂，已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录，可以通过热活化、碱活化、过渡金属活化、微波活化等多种方式对其进行活化高效降解有机物；而过渡金属铁因其价格低廉、生物毒性小、活化过一硫酸盐活性高而被高度重视。目前常直接采用Fe²⁺活化过一硫酸盐，虽然对过一硫酸盐有一定的活化作用，但是直接采用Fe²⁺，不仅造成Fe²⁺利用率低，活化效果不理想，使得对污水的处理效率不高，且大量Fe²⁺的使用会增加水处理后端渣量。

鉴于此，有必要提供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，以解决或至少缓解上述Fe²⁺对过一硫酸盐的活化效果差、以及增加水处理后端渣量的技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供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，旨在解决现有技术中对过一硫酸盐的活化效果差、以及增加水处理后端渣量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，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。

进一步地，所述铁单原子与所述载体中的氮原子配位形成Fe-N键；

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％。

本发明还提供一种如上述任意一项所述的铁氮碳复合材料的制备方法，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，所述含氮的碳源包括：三聚氰胺、二氰二胺、以及尿素中的一种或多种；

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包括氯化血红素和酞菁铁中的一种或两种；

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。

进一步地，所述含氮的碳源为二氰二胺，所述含铁的金属前驱体为氯化血红素。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明还提供一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，采用如上述任意一项所述的铁氮碳复合材料的制备方法进行制备。

本发明还提供一种如上述任意一项所述的铁氮碳复合材料在活化过一硫酸盐中的应用。

本发明还提供一种用于污水处理的过一硫酸盐的活化方法，将如上述任意一项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。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过本发明中的制备方法，能制备得到含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，所述铁氮碳复合材料能提升对过一硫酸盐活化的效果，从而提高对有机污染物的降解效率，且金属溶出率低，能避免增加水处理后端渣量。

本发明的制备方法能提高单原子活性组分的含量，将铁单原子作为活化过一硫酸盐的活性组分大量分散在含有类石墨相氮化碳的载体上；例如，通过采用氯化血红素为金属前驱体可以防止高温热解过程中金属的团聚，提高了材料中铁单原子位点的数量；通过高温热解二氰二胺得到类石墨相氮化碳能作为载体固定铁单原子，材料产率高，比表面积大，且生产成本低。

此外，本发明仅通过前驱体的制备、煅烧、酸洗三步便得到目标产物，制得的材料产率高、稳定性好、重复性强，为探索大规模合成性能优异的单原子材料提供了选择；本发明所用方法工艺简单，符合绿色化学要求，制作周期短，对设备要求低，有极大的应用潜力；提高了材料活化过一硫酸盐的活性，具有催化活性高，适用pH范围广，铁的溶出量少等优点，并且，单一的活性位点为研究铁氮碳复合材料活化过一硫酸盐机理提供理想模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为实施例1-3制备的Fe SA-g-C₃N₄的粉末衍射(XRD)谱图；

图2为实施例1制备的Fe SA(200)-g-C₃N₄的扫描电镜(TEM)图；

图3为实施例1中经制备得到的Fe SA(200)-g-C₃N₄的球差矫正透射电镜(AC-HAADF-STEM)图；

图4为实施例1制备的Fe SA(200)-g-C₃N₄的同步辐射(XAFS)图；

图5为本发明所用标准物质(酞菁铁)的化学结构图；

图6为实施例1-3制备的Fe SA-g-C₃N₄活化过一硫酸盐(PMS)降解双酚A性能的比对图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本领域技术人员应当知道的是，本发明中的溶液A和混合物质B具有对中间产物的指代意义，以便于本领域技术人员进行理解。

另外，在不影响对本发明进行理解的前提下，附图中的

可以是表示化学键键长的长度单位；eV为电子伏特，可以是表示能量单位；附图中的实施例1、实施例2和实施例3可以表示为对应实施例生成的产物。

为提高对过一硫酸盐的活化能力，使得污水中的有机污染物被最大程度的降解，本发明提供了一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，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。

需注意的是，铁是以单原子的形式存在于所述载体上，所述铁单原子能够均匀地分散在含类石墨相氮化碳的载体上，具体可参考实施例1-4中的论述。在活化所述过一硫酸盐时，所述铁氮碳复合材料中的活性组分主要是分散结合在所述载体上的铁单原子，从而使得所述铁氮碳复合材料的催化活性高，铁的溶出量少；另外，单一的活性位点为研究铁氮碳复合材料活化过一硫酸盐机理提供了理想研究模型。

具体地，所述铁单原子的结合形式可以为，铁原子与所述载体上氮原子化学配位形成Fe-N键，以确保所述铁原子能以单原子的形式存在，并分散于所述载体上，尤其是分散于类石墨相氮化碳的载体上，避免了铁原子与铁原子之间的聚团。另外，所述铁单原子在所述铁氮碳复合材料中的负载量可以为0.1-5wt％，以实现对所述过一硫酸盐的更优地活化效果。

在本发明中，应当得知的是，所述铁氮碳复合材料在包含不影响其结构和功能特性的杂质时，也可将其看作是本发明中的所述所述铁氮碳复合材料。

为了获取能够高效活化过一硫酸盐的物质，本发明还提供了一种制备方法，该制备方法可以用于制备如上述任意实施方式所述的铁氮碳复合材料，该制备方法包括步骤：

S1，将含氮的碳源溶解于乙醇溶液中，得溶液A；其中，所述含氮的碳源包括：三聚氰胺、二氰二胺、以及尿素中的一种或多种。

此外，作为另一种扩充的选择，所述含氮的碳源还可以包括：所述三聚氰胺、所述二氰二胺、所述尿素中的一种或多种与葡萄糖和/或蔗糖形成的混合物，即：在所述三聚氰胺、所述二氰二胺、所述尿素中任选一种或多种，然后将其与葡萄糖和/或蔗糖进行混合后形成的混合物，也可以用作本发明的含氮的碳源。

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包括氯化血红素和酞菁铁中的一种或两种，通过采用所述氯化血红素或所述酞菁铁，以提高材料中铁单原子位点的数量。

所述蒸干处理的处理方式可以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℃。

需特别注意的是，所述氯化血红素和所述酞菁铁中虽然也有与氮原子结合的铁原子，但是，其均没有将大量铁单原子分散于载体上，因此，需要进行本发明中的制备，而本发明中对所述氯化血红素或所述酞菁铁进行了热解，使其中的铁原子能够以铁单原子的形式分散于含类石墨相氮化碳的载体上。此外，本领域技术人员可以得知的是，所述氯化血红素和所述酞菁铁在直接向污水中添加的情况下，均无法单独用于活化所述过一硫酸盐。

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，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。

所述热解处理可以包括：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。其中，所述预设的升温速率一般可以为3℃/min。

所述冷却处理可以包括：通过自然降温将所述热解处理后得到的物质冷却至室温。

所述酸洗处理可以包括：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。

通过上述方法制备得到的铁氮碳复合材料含有类石墨相载体、以及用于活化过一硫酸盐的活性组分，所述活性组分为分散结合在所述载体上的铁单原子，因此，所述含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料在活化过一硫酸盐应用中，具有较高的活性。

本发明采用类石墨相氮化碳作为基底材料，并以固定在该基底材料上的铁单原子作为活性位点；此外，采用氯化血红素或酞菁铁作为金属前驱体提高了铁单原子活性位点数量，具有催化活性高，适用pH范围广，铁的溶出量少等优点，且单一的活性位点为研究铁氮碳复合材料活化过一硫酸盐机理提供理想研究模型。

本发明通过前驱体的制备、煅烧、酸洗三步便得到目标产物，制得的材料产率高、稳定性好、重复性强，为探索大规模合成性能优异的单原子材料提供了选择。而且，本发明所述方法制得的铁氮碳符合材料，能够用作过一硫酸盐降解有机污染物时的催化剂，具有显著提升活化效果的作用，此外，本发明提供的制备方法可实现大批量制备，制得的材料产率高、稳定性好、重复性强，并且符合绿色化学要求，制作流程短，对设备要求低，有极大的应用潜力，十分适用于规模化、工业化生产。

作为上述实施方式的一种优选，所述含氮的碳源为二氰二胺，所述含铁的金属前驱体为氯化血红素。在本实施方式中，通过高温热解二氰二胺得到类石墨相氮化碳作为载体固定铁单原子，材料产率高，比表面积大，且生产成本低；通过采用氯化血红素为金属前驱体，能防止高温热解过程中金属的团聚，提高了材料中铁单原子位点的数量。

作为具体地说明，在所述步骤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；

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

另外，还需要说明的是，在所述步骤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；

在所述步骤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。

在上述制备方法的基础上，本发明还提供了一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，采用如上述任意实施方式所述的铁氮碳复合材料的制备方法进行制备。

为实现所述铁氮碳复合材料的价值，本发明还提供了一种如上述任意实施方式所述的铁氮碳复合材料在活化过一硫酸盐中的应用。

为将所述铁氮碳复合材料应用于活化过一硫酸盐，本发明还提供了一种用于污水处理的过一硫酸盐的活化方法，将如上述任意一项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，并提高对所述待处理污水中有机污染物的处理效率。

作为对本发明的进一步说明，含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料可以表示为Fe SA-g-C₃N₄，具体地，Fe SA-g-C₃N₄还可以表示为是对下述实施例1、实施例2、实施例3中制备得到的Fe SA(100)-g-C₃N₄、Fe SA(200)-g-C₃N₄、Fe SA(300)-g-C₃N₄的总称。

其中，Fe以单原子形式存在，SA代表单原子，是single atom的缩写；括弧中的100、200、300对应氯化血红素的用量；g-C₃N₄代表类石墨相氮化碳；Fe单原子均匀地高度分散在类石墨相氮化碳上，并与类石墨相氮化碳中氮原子配位形成Fe-N键。

为便于本领域技术人员对本发明进行理解，下述实施例1、实施例2、实施例3和实施例4可以作为对本发明的具体说明：

实施例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，具体步骤如下：

1、称取10g二氰二胺置于500ml 75％酒精溶液中，升温至60℃，超声处理1h，配制成溶液A。

2、称取氯化血红素200mg置于溶液A中，超声分散3h；而后60℃恒温蒸发至完全干燥，得混合物质B。

3、将混合物质B研磨均匀后，使其以3℃/min升温速率升温到350℃，在该温度下保持3h后，继续以同样的升温速率升至650℃，继续保持5h，完毕后自然降温至室温，而后对冷却得到的物质进行酸洗处理，最后将产物用去离子水洗涤至中性，并在60℃下干燥，得到一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料。其中，酸洗时所用硫酸溶液的浓度为2mol/L，酸洗次数为3次，每次酸洗的时长为24h。

上述方法得到的材料记为Fe SA(200)-g-C₃N₄，其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。

如图1所示，图1中曲线为实施例1、实施例2、实施例3中制备得到的Fe SA-g-C₃N₄的粉末衍射(XRD)谱图。

由图1可知，实施例1中合成的Fe SA(200)-g-C₃N₄的XRD谱图中只出现了类石墨相氮化碳的峰，说明Fe在其中是高度分散的，其中没有Fe单质或其化合物纳米颗粒存在，从而形成提高了对过一硫酸盐的活化作用。

如图2所示，图2为实施例1制备的Fe SA(200)-g-C₃N₄的透射电镜(TEM)图。

由图2可知，合成的Fe SA(200)-g-C₃N₄的TEM图中只观察到层状g-C₃N₄结构，证实Fe在其中是高度分散的。

又如图3所示，图3为实施例1经制备得到的Fe SA(200)-g-C₃N₄的球差矫正透射电镜(AC-HAADF-STEM)图。

由图3可知，合成的Fe SA(200)-g-C₃N₄的AC-HAADF-STEM图中可以看出Fe在所合成的材料中呈单原子分散。

另外，如图4所示，图4为实施例1制备的Fe SA(200)-g-C3N4的同步辐射(XAFS)图。其中，图4的a部分为壳层拟合曲线，图4的b部分为Fe K边吸收谱。

该表征中，酞菁铁(如图5所示)为具有铁单原子结构特征的标准物质，其中铁原子与氮原子配位形成Fe-N键，键长为

为铁单原子位点，化学结构为Fe-N-C；铁箔为具有铁单质及其化合物结构特征的标准物种，其中铁原子与铁原子配位形成Fe-Fe键，键长为

由图4的a部分可知，合成的Fe SA(200)-g-C₃N₄中仅存在Fe-N键特征峰，未见铁单质及其化合物中的Fe-Fe键特征峰，证明所合成的材料中无铁单质及其化合物，铁原子仅与氮原子配位形成Fe-N键；由图4的b部分可知，Fe SA(200)-g-C₃N₄和酞菁铁的Fe K吸收边曲线类似，则Fe在二者中存在状态及配位环境类似；二者结合表明铁原子在所合成的材料中呈单原子分散，且与氮原子配位形成Fe-N键，化学结构为Fe-N-C。

此外，通过ICP-OES方法，可以检测到Fe SA(200)-g-C₃N₄中，Fe原子的负载量为2.03wt％。

实施例2

按照实施例1的方法，区别仅在于将步骤2中氯化血红素的用量更改为100mg。

上述方法得到的材料记为Fe SA(100)-g-C₃N₄，其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。

由图1可知，实施例2中合成的Fe SA(100)-g-C₃N₄的XRD谱图中只出现了类石墨相氮化碳的峰，说明Fe在其中是高度分散的，其中没有Fe单质或其化合物纳米颗粒存在，从而形成提高了对过一硫酸盐的活化作用。

此外，通过ICP-OES方法，可以检测到Fe SA(100)-g-C₃N₄中，Fe原子的负载量为1.32wt％。

实施例3

按照实施例1的方法，区别仅在于将步骤2中氯化血红素的用量更改为300mg。

上述方法得到的材料记为Fe SA(300)-g-C₃N₄，其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。

如图1所示，图1中曲线为实施例1、实施例2、实施例3中制备的Fe SA-g-C₃N₄的粉末衍射(XRD)谱图。

由图1可知，实施例1中合成的Fe SA(300)-g-C₃N₄的XRD谱图中只出现了类石墨相氮化碳的峰，说明Fe在其中是高度分散的，其中没有Fe单质或其化合物纳米颗粒存在，从而形成提高了对过一硫酸盐的活化作用。

此外，通过ICP-OES方法，可以检测到Fe SA(300)-g-C₃N₄中，Fe原子的负载量为2.77wt％。

实施例4

如图6所示，图6为实施例1、2、3制备的Fe SA-g-C₃N₄的活化过一硫酸盐(PMS)降解双酚A性能图。

对应地，Fe SA-g-C₃N₄的活化过一硫酸盐降解双酚A性能测试过程如下(过一硫酸盐具体采用过氧硫酸氢钾复合盐)：

称取10mg上述各实施例中的Fe SA-g-C₃N₄作为催化剂，超声分散于100ml含有20ppm双酚A溶液中，而后加入0.1mmolPMS开始反应；反应过程中通过高效液相色谱分析体系中双酚A浓度。

通过ICP-OES测定，反应后该体系中铁离子含量均低于0.15ppm。

由图6可知，采用Fe SA-g-C₃N₄活化过一硫酸盐，在30min内可以将双酚A降解90％左右，效果远优于单独投加过一硫酸盐或Fe SA-g-C₃N₄。

本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种含有单原子活性位点的铁氮碳复合材料，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的铁氮碳复合材料，其特征在于，所述铁单原子与所述载体中的氮原子配位形成Fe-N键；

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％。

3.一种如权利要求1或2所述的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

4.根据权利要求3所述的铁氮碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述含氮的碳源为二氰二胺，所述含铁的金属前驱体为氯化血红素。

5.根据权利要求3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；

6.根据权利要求3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；

7.根据权利要求3-6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℃；

8.一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3-7中任意一项所述的铁氮碳复合材料的制备方法进行制备。

9.一种如权利要求1或2或8所述的铁氮碳复合材料在活化过一硫酸盐中的应用。

10.一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1或2或8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。