泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极及制备与降解抗生素的方法

技术特征：
1.一种泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极，其特征在于，所述泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极包括nf基体及负载在nf基体表面的碳包埋零价铁催化剂，碳包埋零价铁催化剂由外层的碳薄膜及包埋在碳薄膜中的铁单质组成；所述碳包埋零价铁负载nf阴极用于在电场作用下活化pms。2.权利要求1所述的泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)泡沫镍nf的预处理：将nf裁剪成预设尺寸后依次完全浸泡至不同清洗剂中分别超声清洗以去除nf表面致密的氧化薄膜，室温晾干备用；(2)mof-fe前驱液的配制：将三价铁盐溶于n,n-二甲基甲酰胺得到母液a，备用；将对苯二甲酸溶于n,n-二甲基甲酰胺得到母液b，备用；将母液a与母液b按体积比为(0.5～1.5)：1混合后进行充分的搅拌得到mof-fe前驱液，备用；(3)mof-fe/nf前驱体的制备：将步骤(1)预处理后的两片nf呈“v”字型排列置于步骤(2)配制的mof-fe前驱液中，放入高压反应釜后于140～160℃氛围下保温15～25h，冷却至室温，清洗、干燥得到mof-fe/nf前驱体；(4)泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极的制备：将步骤(3)制得的mof-fe/nf前驱体，于惰性氛围下，以每分钟5℃升至650～750℃，保温1～3h后自然冷却至室温，即得泡沫镍负载碳包埋零价铁电极c@fe/nf。3.根据权利要求2所述的泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的清洗过程具体为：将nf裁剪成预设尺寸后依次完全浸泡至稀盐酸溶液、丙酮、无水乙醇、超纯水中，分别超声清洗25～35min、15～25min、10～20min、10～20min，最后更换至超纯水中再重复超声清洗10～20min。4.根据权利要求2或3所述的泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：母液a具体是将0.005～0.015mol的三价铁盐溶于8～12ml n，n—二甲基甲酰胺得到；母液b具体是将0.005～0.015mol的对苯二甲酸溶于40～60ml n，n—二甲基甲酰胺得到。5.根据权利要求2或3所述的泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体操作如下：将步骤(1)预处理后的两片nf置于反应釜内衬中，并使其呈“v”字型排列并紧贴反应釜内衬内壁，之后往底座中加入步骤(2)配制的mof-fe前驱液使nf完全浸没；然后将分装好的反应釜内衬垂直放入高压反应釜底部，紧固高压反应釜，140～160℃保温15～25h，冷却至室温，清洗、干燥得到mof-fe/nf前驱体。6.一种活化pms降解抗生素的方法，其特征在于，所述方法是将权利要求1所述的泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极或权利要求2-6所述方法制得的泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极在电场作用下活化pms以降解含抗生素的废水中的抗生素。7.根据权利要求6所述的活化pms降解抗生素的方法，其特征在于，电场作用条件为：电场密度6.25～18.75ma/cm2恒定电流，室温搅拌反应25～35min。8.根据权利要求6所述的活化pms降解抗生素的方法，其特征在于，
待处理的含抗生素的废水中pms投加浓度为0.32～1mmol/l。9.根据权利要求6所述的活化pms降解抗生素的方法，其特征在于，待处理的含抗生素的废水调节初始ph为4～8。10.根据权利要求6所述的活化pms降解抗生素的方法，其特征在于，所述抗生素包括四环素、土霉素、金霉素、左旋氧氟沙星。

技术总结
本发明一种泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极及制备与降解抗生素的方法，其中：泡沫镍负载碳包埋零价铁阴极由NF基体及负载在基体表面的碳包埋零价铁催化剂组成；可以在电场作用下活化PMS以降解抗生素。本发明还提供一种上述阴极材料的制备方法，包括：MOF-Fe前驱液配制；MOF-Fe/NF前驱体制备；碳包埋零价铁负载NF阴极制备。本发明提供的碳包埋零价铁负载泡沫镍阴极，其NF基体表面原位生长了碳包埋零价铁，零价铁为催化剂，表面碳层不仅作为电子传输通道能加速催化反应进行，而且能将单质铁与复杂的外部环境隔离开有效保护单质铁延长电极使用寿命；能实现抗生素的高效降解，并使得电极在复杂多变的环境中都能起到很好的作用，能适用于水体情况复杂的工业废水处理。用于水体情况复杂的工业废水处理。用于水体情况复杂的工业废水处理。


技术研发人员：王敏 唐乙午 刘家昀 康瑾
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2022/6/1