[發(fā)明專利]一種脈沖電合成H2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210005352.0
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114293206B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 周偉;丁雅妮;謝亮;孟曉曉;高繼慧;趙廣播;馬軍;秦裕琨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C25B1/30
• 分類號: C25B1/30;C25B1/50;C25B11/091
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 田甜

本發(fā)明公開了一種脈沖電合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的方法，所述方法以松木或桐木為廉價碳源，通過碳化、COsubgt;2/subgt;干冰球磨等步驟，制備氧摻雜生物炭基電催化劑，將其進一步負載于基底上制成片狀電極，在脈沖電位條件下供電，可在電解體系內高效合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;。本發(fā)明針對傳統恒流/恒壓氧氣電還原制Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;技術中，存在的陰極材料成本高、難規(guī)模化、恒流/恒壓供電條件Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;產量低等問題，使用廉價的桐木/松木為原料，并采用干冰球磨法實現生物炭基電催化劑中氧的摻雜。在合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;過程中，采用脈沖方式供電，可有效避免Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的無效分解路徑，提高Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的產量，具有材料成本低廉、制備方法簡便、Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;產量高、供電方式易規(guī)模化等突出優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及一種綠色氧化劑H₂O₂電化學合成方法，具體涉及一種利用廉價松木或桐木基碳催化劑，并在脈沖供電模式下高效合成H₂O₂的方法。

背景技術

過氧化氫（H₂O₂）是全球100種最重要的化學品之一，在能源轉化、化學工業(yè)和環(huán)境修復等方面有著廣泛的應用。目前，工業(yè)上采用蒽醌法生產H₂O₂，但該技術能耗高、污染大，且需使用昂貴的Pd基催化劑。近年來，兩電子氧氣電還原（2eORR）現場合成H₂O₂方法，因其具有操作條件簡單、過程綠色、H₂O₂濃度可調等優(yōu)點，被廣大研究者認為是一種具有應用前景的新方法。

電催化劑是決定H₂O₂合成性能的根本因素。在多種陰極電催化劑中，碳基材料以其優(yōu)良的電化學性能、較好的穩(wěn)定性和可接受的成本而備受關注，通過碳結構構筑、孔隙結構調控、表面物理化學性質調控等系列方法，可實現碳基電催化劑的高H₂O₂合成性能。然而，當前大多數高性能碳基電催化劑都是由碳納米管、石墨烯等成本較高的原材料衍生而來，亟需開發(fā)低成本和有規(guī)模化應用前景的碳基電催化劑。

另一方面，傳統基于氧氣電還原合成H₂O₂的實驗研究或技術，均采用恒定電流或恒定電位的供電方式。供電方式的改變，是一個未被考慮的重要參數。近期，在CO₂電化學還原制合成燃料、電化學分子合成等領域，通過將恒定電流/電位供電改為脈沖供電，實現了催化劑表面活性位點的動態(tài)重構，改變了反應位點的界面微環(huán)境，從而提高了目標物的選擇性和產率。然而，在氧氣電還原合成H₂O₂領域，基于廉價且高性能的碳基電催化劑，并通過脈沖電流/電位供電模式，實現H₂O₂高效電合成的研究，尚未見報道。

發(fā)明內容

為了解決現有基于蒽醌法的H₂O₂生產方法流程復雜、能耗高、污染大等問題，且近年獲廣泛關注的基于氧氣電還原合成H₂O₂方法存在陰極電催化劑成本高、難規(guī)?；?、體系供電模式單一等問題，本發(fā)明提供了一種脈沖電合成H₂O₂的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：