[發明專利]一種可催化水和氧氣生成過氧化氫的新型催化劑的制備及使用方法

在審

• 申請號: 201910986870.3
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110624596A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 于士龍;張明
• 申請（專利權）人: 揚州幫杰新材料有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B15/027
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及化學化工技術領域，且公開了一種可催化水和氧氣生成過氧化氫的新型催化劑的制備及使用方法。此催化劑為一種聚合碳化氮金屬/半金屬配位絡合物催化劑。制備方法包括A.選取主族金屬或半金屬鹵化物及金屬鹵酸根鹽類；B.配制有機混合溶劑；C.將步驟A的原料溶解于步驟B的溶劑內，200℃以下超聲或攪拌1～2小時；D.向步驟C的溶液中加入含特定官能團的化合物，超聲反應后，蒸發至干，并真空干燥1小時以上。在保護氣保護下升溫，灼燒，最后冷卻至室溫。使用方法包括：將該催化劑置于含氧氣的水溶液中，使用波長300nm～2000nm的光照射1小時以上，即可得到過氧化氫水溶液。該新型催化劑以光為能源催化水和氧氣制備過氧化氫，具有安全、環保、低成本等優點。

技術領域

本發明涉及化學化工技術領域，具體為制備一種聚合碳化氮金屬/半金屬配位絡合物催化劑，可催化水和氧氣反應生成過氧化氫。

背景技術

過氧化氫是除水外的另一種氫的氧化物，粘性比水稍高，化學性質不穩定。純過氧化氫是淡藍色的黏稠液體，可任意比例與水混溶，是一種強氧化劑。其一般以30％或60％的水溶液形式存放，俗稱雙氧水，為無色透明液體，適用于醫用傷口消毒、環境消毒和食品消毒，同時也是一種重要的化工原料。但過氧化氫也是世界衛生組織公布的致癌物。

從天然豐富的水，氧氣和太陽光生產過氧化氫是生產工業重要氧化劑和未來燃料電池燃料的有前景的手段，過氧化氫較液氫具有更高的體積能量密度，是一種高效的清潔能源，且其在化工上常作為一種溫和的氧化劑，應用廣泛。

目前來說工業上生產過氧化氫的方法以蒽醌法為代表，其基于蒽醌在Pd基催化劑上需要用氫氣高溫氫化，然后進行蒽氫醌與氧氣的反應。該方法需要使用貴金屬催化劑(Pd)和氫氣為原料，存在工藝復雜、污染嚴重和成本高昂等缺點。作為替代高能耗多步驟方法的蒽醌法的替代方案，目前已經有研究者提出了通過Pd基催化劑與氫氣和氧氣直接合成的方法。雖然該方法可以制備過氧化氫，但混合的氫氣/氧氣氣體具有潛在的爆炸性質，這種方式具有十分不穩定的危險性。

因此我們提出了一種可催化水和氧氣生成過氧化氫的新型催化劑的制備及使用方法。通過制備得到的聚合碳化氮金屬/半金屬配位絡合物催化劑材料的光催化效應來生成過氧化氫，這種方式具有安全、環保和節能的好處。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種可催化水和氧氣生成過氧化氫的新型催化劑的制備及使用方法，具備安全、環保、高效和節能等優點。解決了蒽醌法制備過氧化氫工藝復雜、污染嚴重、成本高昂及危險系數高的問題。

(二)技術方案

為實現上述安全、環保、高效和節能的目的，本發明提供如下技術方案：一種可催化水和氧氣生成過氧化氫的新型催化劑的制備方法，包括以下步驟：

A.選取主族金屬或半金屬鹵化物及金屬鹵酸根鹽類，且選取化

合物為以下一種或幾種；