一种双功能催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及催化材料，具体来说，涉及一种双功能催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，在现代污水处理技术的前沿研究领域，光催化氧还原反应凭借其独特的反应机制与环境友好特性，已成为极具应用潜力的重要方向，这对于推动污水处理技术向绿色、高效方向发展具有深远意义。

2、在相关技术中，使用催化剂来催化氧化形成过氧化氢，再使用产生的过氧化氢来去除污水中的有机污染物。尽管过氧化氢具备一定的氧化还原活性，但在复杂的污水环境中，其氧化还原活性还是较低，不能降解各类较难降解的有机污染物。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请的技术任务是针对以上不足，提供一种双功能催化剂及其制备方法和应用，本申请通过在载体表面负载单原子ag和纳米ag团簇得到的催化剂，具有合成过氧化氢以及高效降解污水中四环素的双重功能。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、根据本申请的一个方面，提供了一种双功能催化剂，包括：载体以及分散在所述载体上的单原子ag以及纳米ag团簇。

4、在一些实施例中，所述载体为聚七嗪酰亚胺。

5、在一些实施例中，所述ag在所述载体上的负载量为0.5～5wt％。

6、根据本申请的另一个方面，还提供了一种双功能催化剂的制备方法，包括：将agno3溶液中加入nabh4搅拌1min，然后加入聚七嗪酰亚胺搅拌3～5h，搅拌后过滤，将过滤后的固体物质在40℃～60℃下干燥6～12h，得到表面单原子ag和纳米ag团簇共存的双功能催化剂。

7、在一些实施例中，所述agno3溶液的浓度为0.05～0.5mg/ml。

8、在一些实施例中，所述agno3溶液、所述nabh4和所述聚七嗪酰亚胺的添加量之比为10ml：0.1mg：100mg。

9、在一些实施例中，所述聚七嗪酰亚胺的制备方法包括：将氯化锂、氯化钾和石墨相氮化碳在研钵中混合均匀，得到混合料；将所述混合料放入坩埚中，将所述坩埚在空气环境下以5～10℃/min的升温速率加热到400～600℃，保温2～4h，随后置于在60℃～80℃温度下水洗2～4h，过滤，将过滤后的固体物质在40℃～60℃下干燥6～12h，得到所述聚七嗪酰亚胺。

10、在一些实施例中，所述氯化锂、所述氯化钾和所述石墨相氮化碳的质量比为4.5:5.5:1。

11、根据本申请的另一个方面，还提供了一种双功能催化剂在光和电催化氧还原合成过氧化氢中的应用以及在光催化降解四环素中的应用。

12、在一些实施例中，所述光催化降解四环素为光催化降解污水中的四环素。

13、与现有技术相比，本申请的优点和积极效果在于：本申请通过在载体表面负载单原子ag和纳米ag团簇得到的催化剂，具有合成过氧化氢以及高效降解污水中四环素的双重功能。

14、进一步地，双功能催化剂光合成羟自由基的浓度显著高于其他催化剂，具有更高的反应活性，能够在10min内将污水中的四环素完全降解，降解速率高达0.36min-1。

技术特征：

1.一种双功能催化剂，其特征在于，包括：载体以及分散在所述载体上的单原子ag以及纳米ag团簇。

2.根据权利要求1所述的一种双功能催化剂，其特征在于，所述载体为聚七嗪酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的一种双功能催化剂，其特征在于，所述ag在所述载体上的负载量为0.5～5wt％。

4.权利要求2所述的一种双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将agno3溶液中加入nabh4搅拌1min，然后加入聚七嗪酰亚胺搅拌3～5h，搅拌后过滤，将过滤后的固体物质在40℃～60℃下干燥6～12h，得到表面单原子ag和纳米ag团簇共存的双功能催化剂。

5.根据权利要求4所述的一种双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述agno3溶液的浓度为0.05～0.5mg/ml。

6.根据权利要求4所述的一种双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述agno3溶液、所述nabh4和所述聚七嗪酰亚胺的添加量之比为10ml：0.1mg：100mg。

7.根据权利要求4所述的一种双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述聚七嗪酰亚胺的制备方法包括：

8.根据权利要求7所述的一种双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化锂、所述氯化钾和所述石墨相氮化碳的质量比为4.5:5.5:1。

9.权利要求1-3任一项所述的一种双功能催化剂在光和电催化氧还原合成过氧化氢中的应用以及在光催化降解四环素中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述光催化降解四环素为光催化降解污水中的四环素。

技术总结
本申请公开了一种双功能催化剂及其制备方法和应用，涉及催化材料技术领域，包括载体以及分散在所述载体上的单原子Ag以及纳米Ag团簇，本申请通过在载体表面负载单原子Ag和纳米Ag团簇得到的催化剂，具有合成过氧化氢以及高效降解污水中四环素的双重功能，同时，双功能催化剂光合成羟自由基的浓度显著高于其他催化剂，具有更高的反应活性，能够在10min内将污水中的四环素完全降解，降解速率高达0.36min<supgt;‑1</supgt;。

技术研发人员：沈铸睿,刘骞,陈方园,毕浩,赵然,宋仁杰
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/24