研究目的
研究钴和氮共掺杂多孔碳的协同机制，以增强过一硫酸盐（PMS）的非均相活化，从而降解有机污染物。
研究成果
将钴和氮共掺杂到碳材料中产生了协同效应，促进了过一硫酸盐（PMS）活化生成硫酸根自由基。随着Co–Nx活性位点的增加，Co–N-PC催化剂的性能显著提升。其活性甚至超越了现有最佳均相PMS催化剂（Co2+）和最先进的非均相PMS催化剂。掺杂的钴和氮分别增强了碳材料的给电子能力和PMS吸附能力，二者协同作用显著提高了碳材料对PMS的活化效率。
研究不足
Co–N-PC的催化性能并非通过简单增加Co或N含量就能持续提升。性能下降主要源于有机酸在其表面的覆盖。
1：实验设计与方法选择：
构建钴氮共掺杂多孔碳（Co–N-PCs）以增强过一硫酸盐（PMS）活化效果。通过调节钴掺杂水平研究其对Co–N-PCs的作用机制。
2：样品选择与数据来源：
选用苯酚、双酚A、莠去津和磺胺甲噁唑评估Co–N-PCs的催化效率。
3：实验仪器与材料清单：
场发射扫描电子显微镜（SEM，日立S-4800）、透射电子显微镜（TEM，FEI-Tecnai G220）、能谱仪（EDS，X-Max50）、拉曼光谱仪（雷尼绍Micro-Raman系统2000）、X射线光电子能谱（XPS，VG ESCALAB 250）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES，Optima 2000 DV）、氮气吸附-脱附等温线测试仪（Quadrasorb）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，Vertex 70）、电化学阻抗谱仪（EIS，CHI660D，上海辰华）。
4：0）、透射电子显微镜（TEM，FEI-Tecnai G220）、能谱仪（EDS，X-Max50）、拉曼光谱仪（雷尼绍Micro-Raman系统2000）、X射线光电子能谱（XPS，VG ESCALAB 250）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES，Optima 2000 DV）、氮气吸附-脱附等温线测试仪（Quadrasorb）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，Vertex 70）、电化学阻抗谱仪（EIS，CHI660D，上海辰华）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：在50 mL烧杯中于室温条件下测试Co–N-PC的催化性能。
5：数据分析方法：
计算Co–N-PCs降解苯酚的准一级动力学常数。
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Field emission scanning electron microscope
HitachiS-4800
Hitachi
Observation of morphologies of Co–N-PCs
-
Transmission electron microscope
FEI-Tecnai G220
FEI
Observation of morphologies of Co–N-PCs
-
Energy dispersive spectroscope
X-Max50
Not provided
Examination of element distribution on Co–N-PCs
-
Raman spectra
Renishaw Micro-Raman system 2000 spectrometer
Renishaw
Investigation of the graphitization degree of Co–N-PCs
-
X-ray photoelectron spectroscopy
VG ESCALAB 250 spectrometer
VG
Measurement of the element distribution of Co–N-PCs
-
Inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy
Optima 2000 DV
Not provided
Determination of the Co content
-
N2 adsorption–desorption isotherms
Quadrasorb instrument
Not provided
Testing of the specific surface area and pore structure of Co–N-PCs
-
Fourier transform infrared spectroscopy
Vertex 70 spectrometer
Not provided
Study of the interaction between PMS and carbon-based catalysts
-
Electrochemical impedance spectroscopy
CHI660D
Shanghai Chenhua Ltd.
Analysis of the electron-donating capability of different carbon-based catalysts
-
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