[發明專利]一種氧化碳納米管的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010984604.X
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112174116A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 逯一中;李長龍;姜媛媛;陳傳霞;倪朋娟;王波;張成會
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;B01J21/18;C25B1/30
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 王翠翠

本發明提供一種氧化碳納米管的制備方法與應用，將CNTs粉末與NaClO₃粉末干燥混合后，取5ml的濃硝酸溶液以液滴的形式緩慢釋放到CNTs? NaClO₃混合粉末中，然后用塑料壓板模仿制作面包中的揉制面團這一過程，揉制完畢的混合物在室溫下靜置，倒入去離子水攪拌一個小時，最后將得到的產物離心、過濾，并置于烘箱中干燥得到O?CNTs催化劑。該制備方法簡單、成本低、對環境危害小，制備得到的氧化碳納米管在電催化還原氧氣生產雙氧水的過程中具有高選擇性。

技術領域

本發明涉及一種氧化碳納米管的制備方法與應用，屬于電催化中碳基催化劑技術領域。

背景技術

過氧化氫是一種環境友好的氧化劑，被認為是未來綠色化學的關鍵。廣泛應用于漂白、化學合成、水消毒等領域，隨著人民生活水平和生活質量的提高以及環保意識的加強，將進一步推動雙氧水的發展，其開發利用前景廣闊。目前，工業上大規模生產雙氧水的方法是蒽醌法，但蒽醌法步驟繁瑣，需要大規模的設備，耗能高，且在生產過程中會產生大量廢棄物，此外雙氧水的不穩定性給運輸帶來了安全問題。因此，一種綠色高效低成本的雙氧水生產方法亟待開發。

氧還原的電化學策略為現場生產雙氧水提供了一條有吸引力的途徑，可以有效解決蒽醌法所面臨的的問題。在電化學還原O₂變成H₂O的反應中，有兩種反應途徑，4e^-途徑：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O和2e^-途徑：O₂+2H++2e^-→H₂O₂，H₂O₂+2H⁺+2e^-→2H₂O，而催化劑的選擇是決定反應途徑的關鍵因素之一，大量用于4e^-途徑的高效催化劑被開發報道，少數用于2e^-途徑的催化劑被報道。目前高效氧還原產生雙氧水的催化劑大部分為貴金屬催化劑，地球儲量低、價格昂貴。與貴金屬催化劑相比，碳基材料價格低廉，地球資源豐富，且具有可微調的獨特的表面和結構性能，被認為是H₂O₂電化學合成中貴金屬的有趣替代品。

發明內容

針對現有技術中存在的貴金屬催化劑價格昂貴、資源有限的問題，本發明的目的在于提供一種氧化碳納米管的制備方法與應用于電催化生產雙氧水，該制備方法簡單、成本低、對環境危害小，制備得到的氧化碳納米管在電催化還原氧氣生產雙氧水的過程中具有高選擇性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種O-CNTs催化劑的制備方法，將CNTs粉末與NaClO₃粉末干燥混合后，取5ml的濃硝酸溶液以2秒每滴的液滴的形式緩慢釋放到CNTs- NaClO₃混合粉末中，然后用塑料壓板模仿制作面包中的揉制面團這一過程，揉制完畢的混合物在室溫下靜置，倒入去離子水攪拌一個小時，最后將得到的產物離心、過濾，并置于烘箱中干燥得到O-CNTs催化劑。

優選地，所述的CNTs與NaClO₃、濃硝酸的加入量比為：500mg：1.5-5g：5ml。

優選地，所述的揉制時間為10分鐘，揉制完畢的混合物在室溫下靜置時間為10h。

優選地，所述的干燥溫度為60℃。

上述所述的制備方法制備的催化劑為O-CNTs-X，X=3、7、10。

本發明還提供了該催化劑在電催化生產雙氧水中的應用。

有益效果