[發(fā)明專利]一種應用于制氧機的催化劑的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111905739B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設計）人: 吳宇恩;趙長明
• 申請（專利權）人: 安徽熵卡科技有限公司
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;C25B11/091;C25B1/30
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 晏波

本發(fā)明公開一種應用于制氧機的催化劑的制備方法，包括以下步驟：以碳載體vulcan BP?2000炭黑作為原材料，以強氧化性的羥基自由基作為氧化源，使炭黑經過羥基自由基氧化處理，制得應用于制氧機的催化劑。本發(fā)明以碳載體vulcan BP?2000炭黑作為原材料，以強氧化性的羥基自由基作為氧化源，使炭黑經過羥基自由基氧化處理得到催化劑，該催化劑應用于電化學制氧機中時，能夠在電位差作用下，以空氣為原料，利用電能生成純氧，催化性能優(yōu)越，可以有效降低能耗。

技術領域

本發(fā)明涉及催化劑技術領域，具體涉及一種應用于制氧機的催化劑的制備方法。

背景技術

氧氣是維持人類生命必不可少的要素之一，在生物體代謝活動中有著不可替代的作用，應用場景非常廣泛。現有制氧技術可以分為物理方法制氧和化學方法制氧兩大類。其中物理方法主要包括低溫精餾法、變壓吸附法以及膜分離法，化學方法主要包括化學藥劑制氧法和電解法。低溫精餾法由于其投資大、能耗高、操作復雜，僅適用于大規(guī)模的制氧領域。變壓吸附法作為目前市面上家用制氧機使用最多的方法，是基于分子篩對空氣中的氧氣、氮氣的選擇性吸附，通過高壓吸附氮氣、低壓將氮氣解吸的方法實現氧氮分離，但是，由于反應原理所限，該系統(tǒng)需要用到兩個儲氣罐(空氣緩沖罐和氧氣緩沖罐)，分子篩吸附塔和空氣壓縮機，所以該系統(tǒng)整體體積和噪聲較大，很難實現制氧機的小型化和便攜化。膜分離法具有設備緊湊、成本低廉、操作簡便等優(yōu)點，但是富集的氧濃度普遍較低，并且比較依賴膜的性能。化學制氧法雖然具有方便快捷，制得氧氣純度高等優(yōu)點，但是生產過程耗能較大，并且整個過程伴隨副產物氫氣的產生，存在極大地的安全隱患。

電化學制氧機是一種電解空氣的電解池，其結構與燃料電池類似，主要由陽極、陰極、電解質構成。在電位差作用下，陰極發(fā)生氧還原反應(Oxygen reduction reaction,ORR)消耗空氣中的氧氣，陽極發(fā)生氧析出反應(Oxygen evolution reaction,OER)，生成高純度的氧氣；電解質中的導電離子在電位差和濃度梯度作用下發(fā)生遷移。整個過程中是一個以空氣為原料通過電化學方法實現氧氣富集的過程，可在陽極獲得純度高達99.9％的純氧。為了讓催化劑擁有盡可能高的催化活性，應該使其具有適中的氧結合能。由于氧氣在電極表面的吸附、O-O鍵的活化和氧化物的擴散等原因導致氧氣電催化還原的能力受到限制，尋找合適的催化劑尤為關鍵。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的是提出一種應用于制氧機的催化劑的制備方法，旨在提供一種應用于制氧機的高效電催化劑。

為實現上述目的，本發(fā)明提出一種應用于制氧機的催化劑的制備方法，包括以下步驟：

以碳載體vulcan BP-2000炭黑作為原材料，以強氧化性的羥基自由基作為氧化源，使炭黑經過羥基自由基氧化處理，制得應用于制氧機的催化劑。

可選地，以碳載體vulcan BP-2000炭黑作為原材料，以強氧化性的羥基自由基作為氧化源，使炭黑經過羥基自由基氧化處理，制得應用于制氧機的催化劑的步驟，包括：

將碳載體vulcan BP-2000炭黑分散在去離子水中，形成前體溶液；

向所述前體溶液中加入過氧化氫溶液和硫酸亞鐵粉末，利用芬頓反應進行氧化處理，得半成品溶液；

對所述半成品溶液進行洗滌，去除所述半成品溶液中多余的鐵離子，然后提取出所述半成品溶液中的固體物質并干燥，制得呈粉末狀的催化劑。

可選地，將碳載體vulcan BP-2000炭黑分散在去離子水中，形成前體溶液的步驟中：

所述前體溶液中炭黑的濃度為5～10mg/mL；和/或，

所述炭黑的粒徑為25～50μm。

可選地，向所述前體溶液中加入過氧化氫溶液和硫酸亞鐵粉末，利用芬頓反應進行氧化處理，得半成品溶液的步驟中：