一种复合材料SiC@AlCoZIF的制备方法以及应用与流程

本发明属于废水中有机物降解材料，具体涉及一种复合材料sic@alcozif的制备方法以及应用。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高，以及农业、工业、畜牧业和医药废水的排放量增加，环境中有机污染物的种类也逐渐增多。由于这些有机污染物的结构稳定、成分复杂且难以分解，它们一旦进入水体，就会破坏整个生态系统的平衡，并最终对人体健康造成威胁。因此，消除环境中难降解的有机污染物已成为全球关注的研究重点。

2、高级氧化技术在水处理和精细有机化学品合成中得到广泛应用。它的特点是对环境污染小、具有高催化活性。其中，基于过硫酸盐的高级氧化工艺(sr-aops)在环境和能源领域越来越受到重视。近年来，许多钴基催化剂已经开发出来用于活化过硫酸盐以降解有机污染物。然而，大多数催化剂无法同时实现高过硫酸盐利用率、低钴离子释放量和高循环稳定性等目标。因此，需要继续研发一种具备高过硫酸盐利用率、低钴离子释放量和高循环稳定性的催化剂。

3、例如，专利cn202210712482.8，cn201911032719.2中的催化剂降解污染物种类单一，且能降解污染物的浓度不高。

4、为了实现降解水体大分子有机污染物，众多学者做了大量工作，如jiao cao等人(efficient charge transfer in aluminum-cobalt layered double hydroxidederived from co-zif for enhanced catalytic degradation of tetracyclinethrough peroxymonosulfate activation[j],《chemical engineering journal》,volume382,15february 2020,122802)研究出铝钴层状双氢氧化物(alco-ldh)，用于水中四环素的降解，性能强劲，但该方法的co离子在水体中的泄漏非常大。

5、卡马西平是一种常用的药物，通常用于治疗癫痫、双相情感障碍和神经性疼痛等疾病。一些研究表明，当这种药物进入水体系统时，可能会对鱼类和其他水生生物的生殖系统和行为产生不良影响，导致繁殖问题和生态系统不稳定。罗丹明b是一种合成染料，广泛应用于食品、化妆品等行业，一些研究表明，罗丹明b能引起鱼类的肝肾损伤,导致鱼类发育异常和死亡。同时，罗丹明b具有致癌性和诱变性，长期接触罗丹明b污染的水体，会降低水体的溶解氧，影响水体的自净能力。常规的方法难以清除水体中的卡马西平与罗丹明b。

技术实现思路

1、为了解决现有污水中有机物大分子材料处理存在的技术问题，本发明目的在于提供一种复合材料sic@alcozif的制备方法，通过碱刻蚀后的纳米碳化硅以及铝元素对co-zif的掺杂，以甲醇作为混合，组合过程，即得sic@alcozif颗粒。

2、为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

3、一种复合材料sic@alcozif的制备方法，所述方法包括以下步骤：将碱刻蚀后的纳米碳化硅颗粒先在溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液中均匀分散，充分反应后，快速倒入溶有二甲基咪唑的甲醇溶液，以甲醇溶液作为清洗剂，离心清洗得到的沉淀物干燥后即为sic@alcozif。

4、以上所述的sic@alcozif的颗粒由碱刻蚀纳米碳化硅颗粒改性制备而成。反应需要在磁力搅拌机上以进行，且转速不低于500rpm/min，保证纳米碳化硅颗粒均匀的分散在材料中。反应全过程包括离心洗涤需在甲醇溶液中进行，若在水溶液中进行会使材料的中间产物水解，得出的最终成品不纯。

5、所述的碱刻蚀的纳米碳化硅颗粒的制备方法可以采用已公开的方法获得，例如：将纳米碳化硅与碱溶液混合，水浴加热进行碱刻蚀，静置沉淀，利用乙醇和水的混合溶液对沉淀进行离心分离，沉淀干燥后得到碱刻蚀纳米碳化硅颗粒。

6、优选地，所述反应在氧气气氛和/或空气气氛中进行。

7、优选地，所述反应在磁力搅拌机上进行，且磁力搅拌机转速不低于500rpm/min。

8、优选地，所述溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液的浓度为60-70mmol/l。

9、优选地，所述溶有二甲基咪唑的甲醇溶液与溶有硝酸钴六水合剂和硝酸铝九水合剂的甲醇溶液的用量比值大于4：1。

10、优选地，所述反应为在20～40℃条件下，将48mmol 2-甲基咪唑溶于90ml甲醇配成溶液a，将3-6mmol硝酸钴六水合剂与3-6mmol硝酸铝九水合剂的溶于90ml甲醇溶液，将0.05～0.2g碱刻蚀后的纳米碳化硅颗粒先在溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液中均匀分散配成溶液b，充分反应后，将溶液b快速倒入溶液a中，继续搅拌15min得到稳定混合物，后静置24h。

11、优选地，以甲醇溶液作为清洗剂，经2-3次离心清洗得到的沉淀物在真空干燥箱内干燥24h后即为sic@alcozif。

12、本发明还提供一种复合材料sic@alcozif的应用，所述复合材料sic@alcozif用于污水中有机物大分子材料的降解。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明的sic@alcozif颗粒，能低成本、大批量制备，制备过程简单、制备条件简易，sic@alcozif颗粒能够高效且对环境无害地清理水体中的卡马西平，具有高效的降解效果和极低的co离子浸出率，在酸性和中性条件下的催化降解效率不受影响，并具有降解多种有机污染物的能力，还能有效降解高浓度(640ppm)的罗丹明b水体污染物试剂，降解效率达到90.98％。此外，本发明可同时满足高过硫酸盐利用率、低钴离子释放量和高循环稳定性。

技术特征：

1.一种复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将碱刻蚀后的纳米碳化硅颗粒先在溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液中均匀分散，充分反应后，快速倒入溶有二甲基咪唑的甲醇溶液，以甲醇溶液作为清洗剂，离心清洗得到的沉淀物干燥后即为sic@alcozif。

2.根据权利要求1所述的复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，所述反应在氧气气氛和/或空气气氛中进行。

3.根据权利要求2所述的复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，所述反应在磁力搅拌机上进行，且磁力搅拌机转速不低于500rpm/min。

4.根据权利要求1所述的复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，所述溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液的浓度为60-70mmol/l。

5.根据权利要求4所述的复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，所述溶有二甲基咪唑的甲醇溶液与溶有硝酸钴六水合剂和硝酸铝九水合剂的甲醇溶液的用量比值大于4：1。

6.根据权利要求1所述的复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，所述反应为在20～40℃条件下，将48mmol 2-甲基咪唑溶于90ml甲醇配成溶液a，将3-6mmol硝酸钴六水合剂与3-6mmol硝酸铝九水合剂的溶于90ml甲醇溶液，将0.05～0.2g碱刻蚀后的纳米碳化硅颗粒在溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液中均匀分散配成溶液b，充分反应后，将溶液b快速倒入溶液a中，继续搅拌15min得到稳定混合物后静置24h。

7.根据权利要求6所述的复合材料sic@alcozif的制备方法，其特征在于，以甲醇溶液作为清洗剂，经2-3次离心清洗得到的沉淀物在真空干燥箱内干燥24h后即为sic@alcozif。

8.一种复合材料sic@alcozif的应用，其特征在于，所述复合材料sic@alcozif用于污水中有机物大分子材料的降解。

技术总结
本发明提供一种复合材料SiC@AlCoZIF的制备方法以及应用，属于废水中有机物降解材料技术领域。所述SiC@AlCoZIF的制备方法，包括以下步骤：将碱刻蚀后的纳米碳化硅颗粒先在溶有硝酸钴六水合剂与硝酸铝九水合剂的甲醇溶液中均匀分散，充分反应后，快速倒入溶有二甲基咪唑的甲醇溶液，以甲醇溶液作为清洗剂，离心清洗得到的沉淀物干燥后即为SiC@AlCoZIF。本发明的SiC@AlCoZIF颗粒能够高效且对环境无害地清理水体中的卡马西平，具有高效的降解效果和极低的Co离子浸出率，在酸性和中性条件下的催化降解效率不受影响，并具有降解多种有机污染物的能力，还能有效降解高浓度的罗丹明B水体污染物试剂。

技术研发人员：朱祉琪,石志勇,陈志永,刘振璁,陈鹏元,朱翔,李真,王南南,朱艳秋,彭优,刘鸿雁,吴志成,赵国琪
受保护的技术使用者：中油新星纳米工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29