CN114011397A - 一种稀土单原子催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稀土单原子催化剂及其制备方法和用途，所述稀土单原子催化剂包括g‑C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的稀土单原子。所述稀土单原子催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将含氮化合物和稀土金属盐混合，得到前驱体；(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在400‑600℃下进行煅烧，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。本发明提供的稀土单原子催化剂催化活性好，环境友好，成本低廉，在含有机污染物的废水处理领域具有较好的应用前景；本发明提供的制备方法操作简单，不添加有毒有害的有机试剂，有利于工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种稀土单原子催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
水污染问题是当前影响人类生产和生活的重要环境问题之一。各种工业废水和生活废水的过度排放，降低了自然水体的净化能力，破坏水体环境，影响各种水生生物的生存，进一步威胁到人类的健康与发展。常见的水体污染物主要有重金属、酚类化合物、染料和表面活性剂等，其成分复杂，种类多样。常用的水处理方法主要有凝絮沉淀法、吸附法、生物处理法和生物膜技术，但是以上处理方法工艺复杂，并且容易产生二次污染。
目前，高级氧化法由于其降解效率高、矿化程度高，被认为是处理含有机污染物废水最有前途的方法之一。其主要通过活化过硫酸盐产生具有强氧化能力的硫酸根自由基，对废水中的有机污染物进行氧化处理，从而达到净化废水的目的。常用的过硫酸盐活化催化剂主要为铁、铜、钴和锰等过渡金属基催化剂，但是以上催化剂存在金属离子浸出以及催化性能差等问题。
金属单原子催化剂是一种催化性能好、原子利用率高的催化材料，其中，控制单原子的大小、形状和良好的分散度是获得高稳定和高活性单原子催化材料的关键因素。但是，目前的金属单原子催化材料为了使金属原子更好地分散和锚定在基体上，通常需要添加较多有毒有害的有机试剂，产量小并且成本高，不利于工业化推广。
CN112495417A公开了一种铁单原子催化剂及其制备方法和应用，该制备方法通过将铁盐、硝酸锌、2-甲基咪唑和胺制备得到中间体，将中间体进行锻烧得到铁单原子催化剂。该催化剂的制备过程中使用了咪唑等致癌类药剂，不利于工业化推广。
CN113463131A公开了一种铜单原子催化剂及其制备方法与应用，该方法通过将铜源、还原剂、水和碳粉混合，再依次进行酸洗和加热，得到铜单原子催化剂，该催化剂制备工艺复杂，并且催化性能比较差。
因此，提供一种环保、高效的水处理催化剂，并且能够在实际应用中广泛推广是当前需要解决的问题。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种稀土单原子催化剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的稀土单原子催化剂具有催化活性高、金属浸出浓度小、环境友好且成本低廉等优点，本发明提供的所述稀土单原子催化剂的制备方法可以高效活化过硫酸盐产生硫酸根自由基，从而去除水体中的有机污染物，并且制备过程中不添加有毒有害的有机溶剂，本发明提供的稀土单原子催化剂可以广泛用于水处理领域。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种稀土单原子催化剂，所述稀土单原子催化剂包括g-C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的稀土单原子。
本发明所述g-C3N4的载体结构为石墨相氮化碳的结构，所述载体结构呈层状，每层中的碳原子与氮原子通过sp2杂化组成芳香共轭环状结构，本发明所述稀土单原子负载在所述g-C3N4载体结构中，可以得到所述稀土单原子催化剂。本发明所述稀土单原子催化剂中的稀土单原子比铁单原子或铜单原子具有更大的体积，并且稀土原子的4f轨道未满，5d轨道全空。因此，稀土原子具有更强的吸电子的能力，所以本发明所述稀土单原子催化剂相比于传统的铁单原子或铜单原子催化剂具有更高的催化活性。
优选地，所述稀土单原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量为55-70％，例如可以是55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％或70％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中所述稀土单原子与g-C3N4中的氮原子形成RE-Nx的结构，从而负载在g-C3N4载体上，其中x可以为1，2或3，RE代表稀土单原子；本发明优选控制所述稀土单原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量在特定范围，可以更好地形成RE-N3的稳定结构。本发明中，当稀土原子为铈时，铈原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量优选为65％±1％，能够形成更加稳定的RE-N3结构，催化效果更好。
优选地，所述稀土单原子包括镧原子、铈原子、镨原子、钕原子、铕原子、钆原子或镥原子中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括镧原子和铈原子的组合，铈原子和镨原子的组合或钕原子和铕原子的组合。
第二方面，本发明提供了一种如本发明第一方面所述的稀土单原子催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含氮化合物和稀土金属盐混合，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在400-600℃下进行煅烧，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
本发明提供的所述稀土单原子催化剂的制备方法，通过将含氮化合物和稀土金属盐充分混合，得到前驱体；之后通过煅烧前驱体得到C-N规则排布的g-C3N4的载体结构，稀土金属盐中的稀土单原子负载在所述g-C3N4的载体结构上，从而制备得到结构稳定的稀土单原子催化剂。本发明提供的制备方法不添加有毒有害的有机试剂，生产成本低廉，环境友好，并且产量较高，可以工业化推广。
本发明控制煅烧的温度为400-600℃，是因为煅烧温度较低时含氮化合物无法生成g-C3N4结构；煅烧温度太高时稀土金属盐容易发生团聚，无法使稀土单原子在载体上均匀分散。
本发明控制煅烧的温度为400-600℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述含氮化合物包括尿素、三聚氰胺或三聚氰酸中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括尿素和三聚氰胺的组合，尿素和三聚氰酸的组合或尿素、三聚氰胺和三聚氰酸的组合，优选为尿素。
优选地，所述含氮化合物与稀土金属盐的质量比为100:(1-20)，例如可以是100:1、100:2、100:3、100:4、100:5、100:6、100:7、100:8、100:9、100:10、100:11、100:12、100:13、100:14、100:15、100:16、100:17、100:18、100:19或100:20，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为100:(9-12)。
本发明优选控制所述含氮化合物与稀土金属盐的质量比在特定范围，可以更好地让稀土元素以单原子的形态与g-C3N4中的氮原子形成稳定的RE-N3结构。
优选地，步骤(1)所述稀土金属盐包括含稀土金属元素的氯化盐、硝酸盐或草酸盐中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括氯化盐和硝酸盐的组合，氯化盐和草酸盐的组合或氯化盐、硝酸盐和草酸盐的组合。
优选地，所述稀土金属元素包括镧、铈、镨、钕、铕、钆或镥中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括镧、铈和镨的组合，铈、镨和钕的组合，钕、铕和钆的组合或铕、钆和镥的组合，优选为铈。
本发明优选控制所述稀土金属元素为铈，可以使生产成本更低。
优选地，步骤(1)所述混合后加入醇类并依次进行超声、搅拌和干燥。
本发明中，优选在步骤(1)所述混合后加入醇类并依次进行超声、搅拌和干燥，可以使稀土金属盐与含氮化合物混合地更加均匀，所得稀土单原子催化剂中稀土单原子在载体结构中负载地更加均匀。
优选地，所述醇类包括乙醇、甲醇或丙醇中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括乙醇和甲醇的组合，乙醇和丙醇的组合或乙醇、甲醇和丙醇的组合。
优选地，所述醇类的质量与含氮化合物和稀土金属盐的质量之和的比为(2-20):1，例如可以是2:1、4:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1或20:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中，优选控制所述醇类的质量与含氮化合物和稀土金属盐的质量之和的比在特定范围，可以使含氮化合物和稀土金属盐混合地更加均匀，并且控制生产成本。
优选地，所述超声的功率为1000-1400W，例如可以是1000W、1050W、1100W、1150W、1200W、1250W、1300W、1350W或1400W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述超声的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的转速为300-1000rpm，例如可以是300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的温度为60-100℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的时间为12-24h，例如可以是12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述煅烧在保护气氛中进行。
优选地，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
优选地，所述惰性气体包括氦气、氩气或氖气中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括氦气和氩气的组合，氦气和氖气的组合或氦气、氩气和氖气的组合。
优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为1-5h，例如可以是1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述煅烧的升温速率为5-15℃/min，例如可以是5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min或15℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中，优选控制所述煅烧的升温速率在特定范围，可以更好地在g-C3N4的生成过程中，让稀土元素以单原子的形式均匀分散，形成RE-N3结构。
作为本发明第二方面的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含氮化合物和稀土金属盐按质量比为100:(1-20)混合，加入醇类后在1000-1400W下超声0.5-2h，然后在300-1000rpm的转速下搅拌1-3h，之后在60-100℃下干燥12-24h，得到前驱体；所述醇类的质量与含氮化合物和稀土金属盐的质量之和的比为(2-20):1；所述含氮化合物包括尿素、三聚氰胺或三聚氰酸中的任意一种或至少两种的组合；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在保护气氛下以5-15℃/min升温至400-600℃进行煅烧1-5h，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
第三方面，本发明提供了一种如本发明第一方面所述的稀土单原子催化剂的用途，所述稀土单原子催化剂用于含有机污染物的废水处理。
本发明中，所述稀土单原子催化剂可以高效活化过硫酸盐产生硫酸根自由基降解水体中的有机污染物，可以广泛用于含有机污染物的废水处理，具有较好的应用前景。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的稀土单原子对活化过硫酸盐具有较高的催化活性，使其产生硫酸根自由基进而分解亚甲基蓝等有机污染物，使亚甲基蓝的分解率可以达到82％以上，在较优条件下可达到90％以上，在更优条件下可以达到99％以上，并且环境友好，金属浸出浓度低，成本低廉。
(2)本发明提供的所述稀土单原子催化剂的制备方法不使用有毒有害的有机试剂，生产成本低廉，环境友好，并且产量较高，可以工业化推广。
(3)本发明提供的所述稀土单原子催化剂可用于含有机污染物的废水处理，具有较好的应用前景。
附图说明
图1-6分别是本发明实施例1、实施例5-8和对比例1中所述稀土单原子催化剂的XRD图；
图7是本发明实施例1、实施例7-8和对比例1中所述稀土单原子催化剂进行活化过硫酸氢钾降解亚甲基蓝的实验中，亚甲基蓝的浓度比随时间的变化曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种稀土单原子催化剂，所述稀土单原子催化剂包括g-C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的铈原子；所述铈原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量为65％。
本实施例还提供了一种上述稀土单原子催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将尿素(质量为20g)和硝酸铈(质量为2g)按质量比为10:1混合，加入200mL无水乙醇(质量为158g)后在1200W下超声1h，然后在500rpm的转速下搅拌2h，之后在80℃下干燥16h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气气氛下以10℃/min升温至600℃进行煅烧2h，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
实施例2
本实施例提供一种稀土单原子催化剂，所述稀土单原子催化剂包括g-C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的铈原子；所述铈原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量为69％。
本实施例还提供了一种上述稀土单原子催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将三聚氰胺(质量为20g)和氯化铈(质量为1.8g)按质量比为100:9混合，加入60mL无水乙醇(质量为47.4g)后在1400W下超声0.5h，然后在1000rpm的转速下搅拌1h，之后在100℃下干燥12h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气气氛下以5℃/min升温至500℃进行煅烧1h，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
实施例3
本实施例提供一种稀土单原子催化剂，所述稀土单原子催化剂包括g-C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的铈原子；所述铈原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量为55％。
本实施例还提供了一种上述稀土单原子催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将三聚氰酸(质量为20g)和硝酸铈(质量为2.4g)按质量比为100:12混合，加入500mL无水乙醇(质量为395g)后在1000W下超声2h，然后在300rpm的转速下搅拌3h，之后在60℃下干燥24h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气气氛下以15℃/min升温至400℃进行煅烧5h，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
实施例4
本实施例提供一种稀土单原子催化剂，所述稀土单原子催化剂包括g-C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的镧原子；所述镧原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量为58％。
本实施例还提供了一种上述稀土单原子催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将尿素(质量为20g)和硝酸镧(质量为2g)按质量比为10:1混合，加入200mL无水乙醇(质量为158g)后在1200W下超声1h，然后在500rpm的转速下搅拌2h，之后在80℃下干燥16h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气气氛下以10℃/min升温至600℃进行煅烧2h，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
实施例5
本实施例提供一种稀土单原子催化剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于硝酸铈的添加量为4g，制备得到的稀土单原子催化剂中铈的质量百分含量为79％。
实施例6
本实施例提供一种稀土单原子催化剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于硝酸铈的添加量为1g，制备得到的稀土单原子催化剂中铈的质量百分含量为48％。
实施例7
本实施例提供一种稀土单原子催化剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于煅烧的温度为400℃。
实施例8
本实施例提供一种稀土单原子催化剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于煅烧的温度为500℃。
对比例1
本实施例提供一种稀土单原子催化剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于煅烧的温度为700℃。
(1)XRD测试：
将实施例1-8和对比例1所得稀土单原子催化剂进行XRD分析测试。
以实施例1和实施例5-8为例，结果分别如图1-5所示，从图1-5可以看出，2θ在10°-50°之间存在明显的鼓包峰，说明实施例1和实施例5-8中所述稀土单原子催化剂中并没有生成铈的晶型化合物，铈原子是以单原子的形态存在于催化剂中，由此可见，本发明提供的制备方法可以制得稀土单原子催化剂。
对比实施例1和对比例1，结果分别如图1和图6所示，从图1和图6可以看出，图6中2θ在28°存在符合标准卡片PDF#43-0945的CeO2的特征峰，说明铈元素并不是以单原子的形式存在，而是以氧化物的形式存在，而图1中显示铈元素是以单原子的形式存在，由此可见，本发明提供的制备方法通过控制煅烧的温度特定范围能够制得稀土单原子催化剂。
(2)亚甲基蓝测试实验：
将实施例1-8和对比例1所得稀土单原子催化剂进行活化过硫酸盐降解水体中亚甲基蓝的实验，取40mg稀土单原子催化剂和40mg过硫酸氢钾置于200mL烧杯中，加入200mL质量浓度为5mg/L的亚甲基蓝溶液，控制机械搅拌的速率为300rpm，在室温(25±1℃)下反应，分别在不同反应时间下取样，测定反应溶液中的亚甲基蓝的质量浓度，直至亚甲基蓝的质量浓度保持恒定。
其中，以实施例1、实施例7-8和对比例1为例，测得反应溶液中亚甲基蓝的浓度比随时间的变化曲线如图7所示，从图7可以看出，实施例1和实施例7-8中提供的稀土单原子催化剂均可以在5min以内，将反应溶液中亚甲基蓝浓度比降低至20％左右，尤其是实施例1中提供的稀土单原子催化剂可在5min内，将亚甲基蓝的浓度比降低至5％以下，而对比例1中，反应时间为60min时才可将亚甲基蓝的浓度比降低至80％左右，由此可见，本发明提供所述稀土单原子催化剂的制备方法得到的催化剂具有较好的催化活性。
亚甲基蓝的质量浓度采用双光束紫外可见分光光度计(上海析谱仪器有限公司，TU-1901型)进行测定。
亚甲基蓝的浓度比的计算方法为：浓度比(C/C0)＝(反应溶液中亚甲基蓝的质量浓度/亚甲基蓝的初始质量浓度)×100％。
当反应溶液中亚甲基蓝的质量浓度保持恒定时，实施例1-8和对比例1中的浓度比如表1所示。
实施例1-8和对比例1中亚甲基蓝的分解率的计算方法为：分解率＝1-浓度比，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出以下几点：
(1)综合实施例1-8可以看出，实施例1-8中所述稀土单原子催化剂用于活化过硫酸盐，进而降解亚甲基蓝的分解率可以达到82％以上，在较优条件下可以达到99％以上，说明本发明所述稀土单原子催化剂具有较高的催化活性。
(2)综合实施例1和实施例5-6可以看出，实施例1中所述稀土单原子催化剂中铈的质量百分含量为65％，相较于实施例5和实施例6中所述稀土单原子催化剂中铈的质量百分含量分别为79％和48％而言，实施例1中所述稀土单原子催化剂用于活化过硫酸盐，进而降解亚甲基蓝的分解率可以达到99.5％，而实施例5和实施例6中分别仅为83.5％和82.0％，由此表明，本发明优选控制稀土单原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量在特定范围，可以使稀土单原子催化剂具有较高的催化活性。
(3)综合实施例1、实施例7-8和对比例1可以看出，实施例1、实施例7-8中煅烧的温度分别为600℃、400℃和500℃，相较于对比例1中煅烧的温度为700℃而言，实施例1中所述稀土单原子催化剂用于活化过硫酸盐，进而降解亚甲基蓝的分解率可以达到99.5％，实施例7-8中分别为83.2％和95.7％，而对比例1中分解率仅为22.2％，由此表明，本发明控制煅烧的温度在特定范围，可以使稀土单原子均匀负载在g-C3N4载体上，使所述稀土单原子催化剂具有较高的催化活性。
综上所述，本发明提供的稀土单原子催化剂对活化过硫酸盐具有较高的催化活性，使其产生硫酸根自由基进而分解亚甲基蓝，亚甲基蓝的分解率可以达到82％以上，在较优条件下可以达到90％以上，在更优条件下可以达到99％以上，并且所述稀土单原子催化剂的制备过程中不使用有毒有害的有机试剂，生产成本低廉，环境友好，可广泛应用于含有机污染物的废水处理。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种稀土单原子催化剂，其特征在于，所述稀土单原子催化剂包括g-C3N4的载体结构和负载在所述载体结构上的稀土单原子。
2.根据权利要求1所述的稀土单原子催化剂，其特征在于，所述稀土单原子占稀土单原子催化剂的质量百分含量为55-70％；
优选地，所述稀土单原子包括镧原子、铈原子、镨原子、钕原子、铕原子、钆原子或镥原子中的任意一种或至少两种的组合。
3.一种如权利要求1或2所述的稀土单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含氮化合物和稀土金属盐混合，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在400-600℃下进行煅烧，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含氮化合物包括尿素、三聚氰胺或三聚氰酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述含氮化合物与稀土金属盐的质量比为100:(1-20)，优选为100:(9-12)。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述稀土金属盐包括含稀土金属元素的氯化盐、硝酸盐或草酸盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述稀土金属元素包括镧、铈、镨、钕、铕、钆或镥中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合后加入醇类并依次进行超声、搅拌和干燥；
优选地，所述醇类包括乙醇、甲醇或丙醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述醇类的质量与含氮化合物和稀土金属盐的质量之和的比为(2-20):1；
优选地，所述超声的功率为1000-1400W；
优选地，所述超声的时间为0.5-2h；
优选地，所述搅拌的转速为300-1000rpm；
优选地，所述搅拌的时间为1-3h；
优选地，所述干燥的温度为60-100℃；
优选地，所述干燥的时间为12-24h。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧在保护气氛中进行；
优选地，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体；
优选地，所述惰性气体包括氦气、氩气或氖气中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的时间为1-5h；
优选地，所述煅烧的升温速率为5-15℃/min。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含氮化合物和稀土金属盐按质量比为100:(1-20)混合，加入醇类后在1000-1400W下超声0.5-2h，然后在300-1000rpm的转速下搅拌1-3h，之后在60-100℃下干燥12-24h，得到前驱体；所述醇类的质量与含氮化合物和稀土金属盐的质量之和的比为(2-20):1；所述含氮化合物包括尿素、三聚氰胺或三聚氰酸中的任意一种或至少两种的组合；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在保护气氛下以5-15℃/min升温至400-600℃进行煅烧1-5h，之后进行研磨，得到所述稀土单原子催化剂。
10.一种如权利要求1或2所述的稀土单原子催化剂的用途，其特征在于，所述稀土单原子催化剂用于含有机污染物的废水处理。
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