CN115709087B - 一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115709087B CN115709087B CN202211503863.1A CN202211503863A CN115709087B CN 115709087 B CN115709087 B CN 115709087B CN 202211503863 A CN202211503863 A CN 202211503863A CN 115709087 B CN115709087 B CN 115709087B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- catalyst
- manganese phosphate
- cobaltosic oxide
- pms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- CPSYWNLKRDURMG-UHFFFAOYSA-L hydron;manganese(2+);phosphate Chemical compound [Mn+2].OP([O-])([O-])=O CPSYWNLKRDURMG-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 35
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 title description 3
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);cobalt(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 150000003456 sulfonamides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 22
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- ASWVTGNCAZCNNR-UHFFFAOYSA-N sulfamethazine Chemical compound CC1=CC(C)=NC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 ASWVTGNCAZCNNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910000158 manganese(II) phosphate Inorganic materials 0.000 description 18
- 229960002135 sulfadimidine Drugs 0.000 description 16
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 14
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M hydrogensulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 2
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- CPJSUEIXXCENMM-UHFFFAOYSA-N phenacetin Chemical compound CCOC1=CC=C(NC(C)=O)C=C1 CPJSUEIXXCENMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 229960005404 sulfamethoxazole Drugs 0.000 description 2
- JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N sulphamethoxazole Chemical compound O1C(C)=CC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- GPKIXZRJUHCCKX-UHFFFAOYSA-N 2-[(5-methyl-2-propan-2-ylphenoxy)methyl]oxirane Chemical compound CC(C)C1=CC=C(C)C=C1OCC1OC1 GPKIXZRJUHCCKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- -1 bisphenol a Chemical compound 0.000 description 1
- 229940106691 bisphenol a Drugs 0.000 description 1
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 description 1
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007172 homogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229960003893 phenacetin Drugs 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供了一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用，本发明将溶剂法合成的磷酸锰分散于钴盐溶液中，在剧烈搅拌下逐滴加入强碱溶液，离心收集沉淀物，并在空气中高温煅烧，即得到制备成Co3O4@Mn3(PO4)2纳米复合非均相催化剂，颗粒大小仅有20‑50nm，比表面积大。具有极高的催化PMS降解有机污染物的能力，尤其用于活化PMS降解磺胺类有机污染物，催化剂稳定性强，且可以回收循环利用，不会像均相催化剂一样引起二次污染。本现有技术相比，本发明制备的催化剂材料催化效率高，应用范围广，稳定性强，可反复循环使用，有着极大应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种四氧化三钴负载磷酸锰(Co3O4@Mn3(PO4)2)催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
磺胺类有机污染物以其极好的抗菌性和稳定性，广泛应用于畜牧业和人类医学中，近年来，滥用抗生素导致各种水体中频繁检测出磺胺类有机污染物的存在，然而这些污染物具有较强的抗菌性和水溶性，很难通过生物法降解，因此通过环境友好的化学方法降解水体中的磺胺类污染物具有十分重要的意义
通过活化过一硫酸盐(PMS)产生SO4 ·-等活性氧自由基，进行的高级氧化技术，近年来广泛应用于磺胺类有机污染物降解的研究。PMS可以通过超声、紫外、热处理和过渡金属催化等方法活化分解，在这些方法中，过渡金属催化以其高效率、低成本、易操作的特性被广泛应用开发。
现有技术公开了多种过渡金属离子降解有机污染物的方法，如2019年8月23日公开的CN110153175A的专利《一种钴离子催化过一硫酸氢盐降解土壤中2,2`,4,4`-四氯联苯的方法》利用钴盐对过一硫酸氢盐的活化作用，将特定摩尔比的钴盐及过一硫酸氢盐与污染土壤按一定比例放入行星式球磨机进行球磨反应，从而降解土壤中的2,2',4,4'-四氯联苯，然而这种均相催化方法有着固有的弊端，一方面是溶解的金属离子具有毒性，另一方面是催化剂很难回收重复利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法，制备成Co3O4@Mn3(PO4)2纳米复合非均相催化剂，颗粒大小仅有20-50nm，比表面积大。
本发明还有一个目的在于提供一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的应用，用于活化PMS降解有机污染物；催化稳定性强，且催化剂可以回收循环利用，不会引起二次污染。
本发明具体技术方案如下：
一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将磷酸氢二钠加入到锰盐溶液中，搅拌反应，产物过滤、洗涤后干燥，得Mn3(PO4)2；
b、向Mn3(PO4)2的溶液中逐滴加入钴盐溶液，搅拌下进行反应，再逐滴滴加强碱溶液，反应后，离心收集获沉淀，水洗，干燥；
c、将干燥后的产物在空气中煅烧，即得四氧化三钴负载磷酸锰(Co3O4@Mn3(PO4)2)。
步骤a中，所述磷酸氢二钠和锰盐溶液中锰盐的摩尔比为1:1；
步骤a中，所述锰盐溶液浓度为0.03-0.09mol/L；
步骤a中，所述锰盐选自可溶性锰盐，优选为MnSO4；
步骤a中，所述搅拌反应是指室温下搅拌反应90±5min；
步骤a中，产物过滤后水洗、乙醇交替洗涤，在80-120℃干燥20-25h；所得产物为Mn3(PO4)2。
步骤b中，所述钴盐为可溶液钴盐，优选为Co(NO3)2；
步骤b中，Mn3(PO4)2的溶液的浓度为0.01-0.02M；
步骤b中，钴盐溶液浓度为1-2M；
步骤b中，所述Mn3(PO4)2的溶液和钴盐溶液的体积比为12-18:1；
步骤b中，所述搅拌下进行反应，是指搅拌速率400-500rmp条件下，反应时间为40-50min；
步骤b中，所述强碱溶液浓度为0.5mol/L；
步骤b中，所述钴盐溶液和强碱溶液体积比为1:4-5；
步骤b中，所述强碱溶液为NaOH溶液；
步骤b中，加入强碱溶液后，反应2-2.5小时；
步骤b中，所述离心具体为转速为5000转，离心时间为10分钟；离心后水洗三次，干燥，温度为80-120℃，干燥时间为20-25小时。
步骤c中，所述煅烧，升温速度为5℃/min，升温到600℃，煅烧时间为2小时。
本发明提供的一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂，采用上述方法制备得到，Co3O4负载于Mn3(PO4)2表面，制备成Co3O4@Mn3(PO4)2纳米复合非均相催化剂，颗粒大小为20-50nm，比表面积为15-20m2/g。
本发明提供的一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的应用，用于活化PMS降解有机污染物，尤其用于活化PMS降解磺胺类有机污染物。催化稳定性强，且催化剂可以回收循环利用，不会引起二次污染。
本发明将具有高效催化活性的Co3O4负载于Mn3(PO4)2表面，制备成Co3O4@Mn3(PO4)2纳米复合非均相催化剂，颗粒大小仅有20-50nm，比表面积大，具有极高的催化PMS降解有机污染物的能力，尤其用于活化PMS降解磺胺类有机污染物，催化剂稳定性强，且可以回收循环利用，不会像均相催化剂一样引起二次污染。本现有技术相比，本发明制备的催化剂材料催化效率高，应用范围广，稳定性强，可反复循环使用，有着极大应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1所获得的四氧化三钴负载磷酸锰纳米颗粒扫描电子显微镜和透射电子显微镜图片；
图2为本发明实施例1所获得的四氧化三钴负载磷酸锰用于活化PMS降解磺胺二甲基嘧啶实验数据；
图3为本发明实施例1所获得的四氧化三钴负载磷酸锰用于循环5次活化PMS降解磺胺二甲基嘧啶实验数据；
图4为本发明实施例1所获得的四氧化三钴负载磷酸锰在实际水样中活化PMS降解磺胺二甲基嘧啶实验数据，自来水取自南京农业大学自来水管，井水取自江苏省盐城市射阳县，玄武湖水取自南京玄武湖水下1米深处；
图5为本发明实施例1所获得的四氧化三钴负载磷酸锰活化PMS降解各种有机污染物的实验数据；
图6为本发明实施例1所获得的四氧化三钴负载磷酸锰的XRD和标准卡比对图。
具体实施方式
实施例1
一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将3mmol的Na2HPO4加入到100mL浓度为30mM的MnSO4溶液中，在室温下搅拌90min，过滤后水洗乙醇洗，在90℃干燥24h，得到Mn3(PO4)2；
b、取1mmol上述制备的Mn3(PO4)2分散在75mL去离子水中，在400rpm连续磁力搅拌的条件下，逐滴加入5mL含有6mmol的Co(NO3)2·12H2O的溶液；继续搅拌45min后，逐滴加入20mL浓度为0.5M的NaOH，反应2小时，然后转速为5000转，离心时间为10分钟；水洗三次，再进行干燥，温度为80℃，干燥时间为24小时。
c、干燥后的产物在空气中煅烧，煅烧升温速度为5℃/min，升温到600℃煅烧2h，得到的产物即为Co3O4@Mn3(PO4)2。
对本实施例所获得的Co3O4@Mn3(PO4)2纳米颗粒使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察，结果参见图1。由图1可知，Co3O4@Mn3(PO4)2纳米颗粒大小在20-50nm左右。比表面积测试，结果为16.46m2/g。
图6为实施例1制备的Co3O4@Mn3(PO4)2的XRD图，说明本发明成功制备Co3O4@Mn3(PO4)2纳米颗粒。
实施例2
实施例1制备的四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的应用，用于活化PMS降解有机污染物，具体如下：
选用磺胺二甲基嘧啶作为目标污染物，将磺胺二甲基嘧啶SMZ配制成浓度为10mg/L的水溶液。考察实施例1制备的四氧化三钴负载磷酸锰降解磺胺类药物的效果。
实验1：将实施例1制备的四氧化三钴负载磷酸锰单独加入到10mg/L的磺胺二甲基嘧啶水溶液中，四氧化三钴负载磷酸锰用量为0.05g/L，得到Co3O4@Mn3(PO4)2催化体系；
将PMS单独加入100mL浓度为10mg/L的磺胺二甲基嘧啶水溶液中，PMS浓度为1mM，得到PMS催化体系；
将实施例1制备的四氧化三钴负载磷酸锰和PMS加入100mL浓度为10mg/L的磺胺二甲基嘧啶水溶液中，四氧化三钴负载磷酸锰用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，得到Co3O4@Mn3(PO4)2/PMS催化体系；
采用实施例1中步骤a的方法获得Mn3(PO4)2,与PMS加入100mL浓度为10mg/L的磺胺二甲基嘧啶水溶液中，Mn3(PO4)2用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，得到Mn3(PO4)2/PMS催化体系；
按照实施例1的制备方法步骤b的方法，只是不加Mn3(PO4)2，获得Co3O4，和PMS加入100mL浓度为10mg/L的磺胺二甲基嘧啶水溶液中，Co3O4用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，得到Co3O4/PMS催化体系；
将3mM MnSO4·H2O和6mM Co(NO3)2·6H2O添加到100mL去离子水中，然后将NaOH(0.5mM)逐滴加入上述溶液中，调节溶液pH值到11.0左右。然后将生成的沉淀物离心并在90℃的烘箱中干燥过夜，并在600℃的大气条件下在管式炉中煅烧2小时得到Co3O4@MnO2，将其与PMS加入100mL浓度为10mg/L的磺胺二甲基嘧啶水溶液中，Co3O4@MnO2用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，得到Co3O4@MnO2/PMS催化体系；
以上各个体系均在温度25℃处理，取样检测10分钟，结果见图2，在没有加入PMS时，仅通过Co3O4@Mn3(PO4)2的吸附作用，10min可以去除14.3％的SMZ。在没有加入催化剂时，PMS的自分解可以产生少量的活性氧自由基，通过氧化作用，42.3％的SMZ可以被去除。此外，在Mn3(PO4)2/PMS和Co3O4/PMS系统中，SMZ在10min内的降解率可以分别达到53.6％和60.7％，说明Mn3(PO4)2和Co3O4可以有效活化PMS，从而提高SMZ的降解率。最突出的是，在Co3O4@Mn3(PO4)2/PMS体系中，SMZ的降解率在10min时可以达到100％，在所有上述催化体系中，Co3O4@Mn3(PO4)2/PMS体系降解污染物效率最高。
实验2：考察本实施例四氧化三钴负载磷酸锰循环用于磺胺类药物降解，连续5次降解与实验1中同体积和浓度的污染物，每次催化后经过上述相同的600℃煅烧2h的方法，再活化催化剂。四氧化三钴负载磷酸锰用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，在温度25℃处理，取样检测10分钟，结果见图3，5轮循环使用过程中，SMZ的降解率都可以达到100％，这充分说明Co3O4@Mn3(PO4)2拥有极好的稳定性，且反应后Co3O4@Mn3(PO4)2的催化性能保持不变。此外，每轮催化剂使用过程中，溶出的Co、Mn、P元素浓度均低于国标排放标准(GB25467-2010China和GB 8978-1996China)，结果见表1，说明催化剂循环使用过程中不会引起二次污染。
表1循环使用过程中金属离子和磷的溶出浓度
| 循环次数 | Co(mg L-1) | Mn(mg L-1) | P(mg L-1) |
| 第一轮 | 0.66 | 0.59 | 0.14 |
| 第二轮 | 0.52 | 0.37 | 0.22 |
| 第三轮 | 0.49 | 0.35 | 0.14 |
| 第四轮 | 0.47 | 0.38 | 0.12 |
| 第五轮 | 0.37 | 0.33 | 0.21 |
实验3：考察本实施例四氧化三钴负载磷酸锰在实际水样中降解磺胺二甲基嘧啶能力，利用自来水、江苏盐城射阳县井水和江苏南京玄武湖水中进行了污染物降解实验，空白实验为去离子水，四氧化三钴负载磷酸锰用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，在温度25℃处理，取样检测10分钟，结果如图4，在所有水系中，磺胺二甲基嘧啶的降解率都可以达到90％以上。
实验4：考察本实施例四氧化三钴负载磷酸锰降解各种常见有机污染物能力，各种污染物浓度为10mg/L，四氧化三钴负载磷酸锰用量为0.05g/L，PMS浓度为1mM，pH＝7，在温度25℃处理，取样检测10分钟，结果如图5，发现所有试验的磺胺类有机污染物(如磺胺甲嘧啶、磺胺异恶唑、磺胺甲恶唑)都可以在10分钟内完全降解，且降解速率相近；磺胺二甲嘧啶为磺胺二甲基嘧啶。此外，其他常见有机污染物(如非那西汀、双酚A、氯霉素)也可以在10分钟内被降解90％以上。这充分表明，Co3O4@Mn3(PO4)2/PMS体系有着良好的普适性，可以高效去除水体中多种不同的有机污染物。
Claims (9)
1.一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、将磷酸氢二钠加入到锰盐溶液中，搅拌反应，产物过滤、洗涤后干燥，得Mn3(PO4)2；
b、向Mn3(PO4)2的溶液中逐滴加入钴盐溶液，搅拌下进行反应，再逐滴滴加强碱溶液，反应后，离心收集获沉淀，水洗，干燥；
c、将干燥后的产物在空气中煅烧，即得四氧化三钴负载磷酸锰；
步骤b中，所述钴盐溶液和强碱溶液体积比为1:4-5；所述强碱溶液为NaOH溶液；加入强碱溶液后，反应2-2.5小时；
所述四氧化三钴负载磷酸锰催化剂，Co3O4负载于Mn3(PO4)2表面，为非均相催化剂，颗粒大小为20-50nm；
所述四氧化三钴负载磷酸锰催化剂用于活化PMS降解磺胺类有机污染物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述磷酸氢二钠和锰盐溶液中锰盐的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述锰盐溶液浓度为0.03-0.09mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述搅拌反应是指室温下搅拌90±5min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，Mn3(PO4)2的溶液的浓度为0.01-0.02M；钴盐溶液浓度为1-2M。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述Mn3(PO4)2的溶液和钴盐溶液的体积比为12-18:1。
7.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述搅拌下进行反应，是指搅拌速率400-500rmp条件下，反应时间为40-50min。
8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备的四氧化三钴负载磷酸锰催化剂，Co3O4负载于Mn3(PO4)2表面，为非均相催化剂，颗粒大小为20-50nm。
9.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备的四氧化三钴负载磷酸锰催化剂的应用，其特征在于，用于活化PMS降解磺胺类有机污染物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211503863.1A CN115709087B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211503863.1A CN115709087B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115709087A CN115709087A (zh) | 2023-02-24 |
| CN115709087B true CN115709087B (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=85235188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211503863.1A Active CN115709087B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115709087B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10128113A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Daicel Chem Ind Ltd | 二酸化マンガン触媒とその製造方法、及びそれを用いたカルボン酸アミドの製造方法 |
| CN103204974A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-17 | 嘉兴学院 | 一种重金属捕集剂及其制备方法 |
| CN106807376A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-09 | 南京农业大学 | 一种磁性纳米复合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN111908440A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-10 | 南京工业大学 | 一种氟虫腈废盐与钛白粉副产物硫酸亚铁的资源化集成利用方法 |
| CN112142028A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 中南大学 | 一种磷酸锰的制备方法 |
| KR20220086016A (ko) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 재단법인 포항금속소재산업진흥원 | 코발트-망간 산화물 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 오염물질 처리방법 |
| CN114797917A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-29 | 中国地质大学（武汉） | 一种具有pH自缓冲能力的高活性钴基催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114950435A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-30 | 阜阳师范大学 | 一种钴氧催化剂的制备方法及其产品和应用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA981883B (en) * | 1997-03-07 | 1998-09-01 | Univ Kansas | Catalysts and methods for catalytic oxidation |
| DE102011056812A1 (de) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Metallphosphate und Verfahren zu deren Herstellung |
| CN106391042A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-15 | 南京大学 | 一种介孔铁酸锰类芬顿催化剂及其制备方法和应用 |
| US11623206B2 (en) * | 2017-06-01 | 2023-04-11 | University Of Connecticut | Manganese-cobalt spinel oxide nanowire arrays |
-
2022
- 2022-11-28 CN CN202211503863.1A patent/CN115709087B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10128113A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Daicel Chem Ind Ltd | 二酸化マンガン触媒とその製造方法、及びそれを用いたカルボン酸アミドの製造方法 |
| CN103204974A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-17 | 嘉兴学院 | 一种重金属捕集剂及其制备方法 |
| CN106807376A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-09 | 南京农业大学 | 一种磁性纳米复合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN111908440A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-10 | 南京工业大学 | 一种氟虫腈废盐与钛白粉副产物硫酸亚铁的资源化集成利用方法 |
| CN112142028A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 中南大学 | 一种磷酸锰的制备方法 |
| KR20220086016A (ko) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 재단법인 포항금속소재산업진흥원 | 코발트-망간 산화물 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 오염물질 처리방법 |
| CN114797917A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-29 | 中国地质大学（武汉） | 一种具有pH自缓冲能力的高活性钴基催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114950435A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-30 | 阜阳师范大学 | 一种钴氧催化剂的制备方法及其产品和应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Co3O4-MnO2 nanoparticles moored on biochar as a catalyst for activation of peroxymonosulfate to efficiently degrade sulfonamide antibiotics";Zhuo-Rui Jiang et al.;《Separation and Purification Technology》;第3.5节 * |
| "CrPO4 as a recycled material supported Co3O4 as an efffcient peroxymonosulfate catalyst for phenacetin elimination from aqueous solution";Li Liu et al.;《Chemical Engineering Journal》;第433卷;第2.2节，表1，第3.5节 * |
| "Structure of a novel Co-based heterogeneous catalyst via Mn3(PO4)2 as a carrier to efficiently activate peroxymonosulfate for improving degradation of sulfonamides";Yuxin Li et al;《Chemosphere》;第325卷;1-10 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115709087A (zh) | 2023-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Synergy effect between adsorption and heterogeneous photo-Fenton-like catalysis on LaFeO3/lignin-biochar composites for high efficiency degradation of ofloxacin under visible light | |
| Li et al. | Enhanced activation of peroxymonosulfate by ball-milled MoS2 for degradation of tetracycline: Boosting molybdenum activity by sulfur vacancies | |
| CN107950570A (zh) | 一种石墨烯/二氧化钛/纳米银复合材料的制备方法 | |
| Aldhalmi et al. | A novel fabricate of iron and nickel-introduced bimetallic MOFs for quickly catalytic degradation via the peroxymonosulfate, antibacterial efficiency, and cytotoxicity assay | |
| CN107252685B (zh) | 一种含羟基胺类化合物功能化磁性氧化石墨烯催化材料及其制备方法和应用 | |
| Yin et al. | Carbon dots as heterojunction transport mediators effectively enhance BiOI/g-C3N4 synergistic persulfate degradation of antibiotics | |
| CN113548698B (zh) | 三元类水滑石金属氧化物及其制备方法与活化过一硫酸盐降解有机污染物的应用 | |
| Liu et al. | Facile synthesis of Z-scheme g-C3N4@ MIL-100 (Fe) and the efficient photocatalytic degradation on doxycycline and disinfection by-products by coupling with persulfate: Mechanism and pathway | |
| CN112108150A (zh) | 基于磁性Fe3O4修饰的玉米芯生物质碳点复合Bi2WO6光催化剂的制备方法及用途 | |
| Rasheed et al. | Highly efficient photocatalytic degradation of the Tetracycline hydrochloride on the α-Fe2O3@ CN composite under the visible light | |
| Yan et al. | Aqueous-phase synthesis of heterojunction molecular imprinted photocatalytic nanoreactor via stable interaction forces for improved selectivity and photocatalytic property | |
| CN104801294A (zh) | 一种三氧化二铋纳米球的制备方法 | |
| CN105797762A (zh) | 一种光催化陶粒及制备方法和应用 | |
| CN103212404B (zh) | 一种超声波法制备钒酸铋-钨酸铋异质结光催化剂的方法 | |
| Xin et al. | Novel nanozyme Ag/Fe3O4@ h-BN with peroxidase-mimicking and oxidase-mimicking activities for dye degradation, As (V) removal and detection | |
| CN108083347B (zh) | 钴离子诱导花状钴锰氧化物的制备及其产品和应用 | |
| Jiang et al. | Construction of S-scheme heterojunction WO3/Bi2O4 with significantly enhanced visible-light-driven activity for degradation of tetracycline | |
| CN113877599A (zh) | 一种钴锰尖晶石材料及其制备方法与应用 | |
| Wan et al. | Advanced hematite nanomaterials for newly emerging applications | |
| CN111905751A (zh) | 一种利用高温淬火改性LaCoO3-δ材料催化降解水体中苯酚的方法 | |
| CN104525177A (zh) | 一种石墨烯/In2O3/TiO2复合光催化剂的制备方法 | |
| Dharman et al. | Sonocatalytic degradation of ciprofloxacin and organic pollutant by 1T/2H phase MoS2 in Polyvinylidene fluoride nanocomposite membrane | |
| CN115709087B (zh) | 一种四氧化三钴负载磷酸锰催化剂及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Enhanced photocatalytic removal of antibiotics over graphitic carbon nitride induced by acetic acid post-treatment | |
| CN110373891A (zh) | 负载钨酸铋/二氧化钛/还原氧化石墨烯可见光响应复合抗菌织物及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wu Tiejun Inventor after: Zhou Yuxiao Inventor after: Jiang Zhuorui Inventor after: Ding Songyan Inventor after: Hou Lili Inventor after: Liu Mengxue Inventor after: Li Baojun Inventor after: Xiao Huili Inventor before: Zhou Yuxiao Inventor before: Jiang Zhuorui Inventor before: Ding Songyan Inventor before: Hou Lili Inventor before: Liu Mengxue Inventor before: Li Baojun Inventor before: Xiao Huili |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |