[發明專利]利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法

在審

• 申請號: 202211158840.1
• 申請日: 2022-09-22
• 公開（公告）號: CN115537847A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 唐旺旺;王娟;湯琳;李曉婷;靳婉婉
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C25B1/27
• 分類號: C25B1/27;C25B11/031;C25B11/052;C25B11/061;C25B11/075
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

1.一種利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述方法是以雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑為陰極對硝酸鹽進行電化學還原處理；所述雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑是以三維基底材料為基底，所述三維基底材料上原位沉積有鎳鈷雙金屬磷化物，所述鎳鈷雙金屬磷化物中，鎳的存在形態為Ni³⁺，鈷的存在形態包括Co³⁺和Co²⁺，磷的存在形態包括磷氧化物和離子態磷。

2.根據權利要求1所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑中鎳、鈷、磷的原子比為33.12∶16.3∶50.58；所述鎳鈷雙金屬磷化物呈球狀結構。

3.根據權利要求2所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑的制備方法包括以下步驟：將三維基底材料浸入電沉積液中進行電沉積處理，得到雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑；所述電沉積液中含有鎳元素、鈷元素、磷元素。

4.根據權利要求3所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述三維基底材料包括泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鈷和泡沫鐵中的至少一種，所述電沉積液由鎳鹽、鈷鹽和磷酸鹽溶于水中后制得；所述電沉積液中鎳元素、鈷元素、磷元素的摩爾比為1∶1∶8～15，所述鎳鹽為NiCl₂、硝酸鎳和硫酸鎳中的至少一種，所述鈷鹽為CoCl₂、硝酸鈷和硫酸鈷中的至少一種，所述磷酸鹽為NaH₂PO₄和次亞磷酸鈉中的至少一種；所述電沉積處理過程中，以三維基底材料作為工作電極，鉑片電極作為對電極，飽和Ag/AgCl電極作為參比電極；所述電沉積處理過程中控制沉積電位為-0.9V vs.AgCl～-1.1Vvs.AgCl，所述電沉積處理的時間為10min～30min。

5.根據權利要求4所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述電沉積處理的時間為15min～25min。

6.根據權利要求5所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述三維基底材料在使用之前還包括以下處理：依次采用鹽酸、丙酮、無水乙醇和水對三維基底材料進行洗滌，各洗滌15min～30min，將洗滌后的三維基底材料在鎳鹽溶液中浸泡4h，依次采用水和無水乙醇對浸泡后的三維基底材料進行洗滌，干燥；所述鹽酸的質量分數為5％，所述鎳鹽溶液的濃度為0.1mM，所述鎳鹽溶液為氯化鎳溶液，所述干燥在真空條件下進行，所述干燥的溫度為60℃，所述干燥的時間為6h。

7.根據權利要求1～6中任一項所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，以雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑為陰極對硝酸鹽廢水進行電化學還原處理，包括以下步驟：以雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑作為陰極，Ir-Ru/Ti電極作為陽極，置于硝酸鹽廢水中進行電還原催化反應，完成對硝酸鹽的去除并制得氨。

8.根據權利要求7所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述電還原催化反應過程中控制外加電流密度為1mA/cm²～5mA/cm²；所述電還原催化反應的時間為5h，所述電還原催化反應在攪拌條件下進行，所述攪拌的轉速為400rpm。

9.根據權利要求8所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述電還原催化反應過程中還包括往硝酸鹽廢水中添加電解質，使溶液中電解質的濃度為0.05M，所述電解質為硫酸鈉。

10.根據權利要求9所述的利用雙金屬磷化物三維自支撐電催化劑還原硝酸鹽制備氨的方法，其特征在于，所述硝酸鹽廢水中硝酸鹽的初始濃度為25mg·N/L～100mg·N/L，所述硝酸鹽廢水中的硝酸鹽為硝酸鈉和硝酸鉀中的至少一種，所述硝酸鹽廢水的pH值為3～11。