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申请/专利权人：天津大学;中节能环保投资发展(江西)有限公司

摘要：本发明涉及环境功能材料领域，具体涉及一种铜原子簇修饰污泥生物炭催化剂及其制备和应用方法，该铜原子簇修饰污泥生物炭催化剂，包括将铜原子簇负载在碱改性污泥生物炭上形成的具有多孔结构的催化剂，用于活化过硫酸盐降解污染物。本发明提供的铜原子簇修饰污泥生物炭催化剂，在污泥生物炭上构筑Cu原子簇，使其表面富含Cu原子簇活性位点，含氧基团丰富，实现了Cu原子簇在污泥生物炭表面和多孔结构内修饰并发挥活性，其活化过硫酸盐可实现水中抗生素新污染物的高效降解，且污泥、含Cu前驱体原材料来源广泛，具有广阔的规模化制备与应用前景。

主权项：1.一种铜原子簇修饰污泥生物炭催化剂降解抗生素污染物的方法，包括：将铜原子簇修饰污泥生物炭催化剂与抗生素污染物混合，预先吸附至体系平衡得到平衡液；向所述平衡液中加入过硫酸盐氧化剂进行所述污染物的催化反应，得到降解液；将经过水系滤头过滤的所述降解液，加入到过量硫代硫酸钠溶液中终止反应；其中，所述催化剂为铜原子簇负载在碱改性污泥生物炭上形成的具有多孔结构的催化剂，通过所述催化剂表面的铜与过硫酸盐的过硫酸根反应形成配合物，所述配合物通过单电子转移途径和1O2氧化途径降解污染物，所述配合物为≡Cu-OOSO3-，所述催化剂通过如下步骤得到：以工业污泥为原材料，将其研磨后热解为污泥生物炭，其中，热解温度为500-1000℃，升温速率为2-10℃h，热解时间为1-5小时；将上述污泥生物炭与氢氧化钾混合，将其研磨后在氮气环境下煅烧，获得碱处理后的污泥生物炭，其中氢氧化钾与污泥生物炭的质量比为1~3:1，煅烧温度为500-700℃，升温速率为5-10℃h，煅烧时间为30-60分钟；采用盐酸溶液对所述碱处理后的污泥生物炭彻底洗涤，随后用蒸馏水洗涤、干燥，所述盐酸浓度为5M，蒸馏水清洗至pH＝6，所述干燥温度为105℃，干燥时间为8-12h，获得碱改性污泥生物炭；以所述碱改性污泥生物炭作为原材料，将其研磨后加入去离子水中超声，超声时间为5min，碱改性污泥生物炭用量为4gL；使分散均匀的碱改性污泥生物炭悬浊液与铜离子溶液反应，得到具有催化剂沉淀的反应液，所述铜离子溶液中铜离子的浓度为0.01-0.05molL，所述铜离子溶液的用量为5-60mL；将所述催化剂沉淀烘干、研磨后煅烧得到具有活性的所述铜原子簇修饰污泥生物炭催化剂，所述煅烧过程的煅烧温度为600-900℃，升温速率为2-10℃min，煅烧时间为1-5h。

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