The invention discloses a method for preparing hydrogen peroxide by reducing oxygen with acetylene black hydrophobic cathode under neutral condition, which solves the safety and environmental problems caused by hydrogen peroxide in production, transportation, storage and other links. In this method, polytetrafluoroethylene (PTFE) and ethanol aqueous solution were mixed evenly, then acetylene black was added to stir and mix into paste, and a certain thickness of coating was coated on nickel foam twice. After air drying, the electrode was encapsulated with waterproof adhesive tape, and the porous hydrophobic cathode was obtained. The contact angle between the cathode and the water droplet exceeds 138 degrees, and the cathode has good hydrophobicity and catalytic performance for oxygen reduction. The highest current efficiency can reach 109% when assembled with coated titanium anode, and 73% when the cathode current density is 800 mA / cm2. This method also has the advantages of simple operation and low cost.
【技术实现步骤摘要】
一种利用乙炔黑疏水阴极还原氧气制备过氧化氢的方法
本专利技术涉及原位制备过氧化氢领域,具体是关于一种利用疏水阴极还原氧气制备过氧化氢和阴极制造技术及使用方法。
技术介绍
过氧化氢是一种绿色的氧化剂,反应的过程中转化成水和氧气,不会对环境产生任何污染。传统的过氧化氢生产一般采用化学转化法,包括蒽醌法、异丙醇氧化法、氢氧直接化合法等。这些方法都需要经过较多的工序,操作困难且环境污染严重,有的还具有一定的危险性。而且高浓度的过氧化氢在储存和运输的过程中也会带来很多安全问题。所以需要开发更加绿色、安全、便捷的过氧化氢制造技术。氧阴极还原法是近年来兴起的一种绿色的过氧化氢制备技术,能够原位高效便捷的获得过氧化氢,解决过氧化氢的运输和储存问题。工业生产中运用的电芬顿和光电芬顿等技术也需要在阴极还原产生过氧化氢,来让反应得以进行。在医疗卫生行业中,氧阴极还原制备的过氧化氢被用于杀菌或者消毒。在饮用水净化领域,电生过氧化氢技术也被用来预氧化原水中的杂质成分。催化氧还原的电极分为两类,第一类是能通过四电子还原机理,将氧直接还原成H2O或者OH-的电极,这类电极的材料主要是贵重金属如铂、钯等;第二类是通过两电子还原机理,将氧还原为H2O2或者HO2-的电极,这类电极的材料主要是碳,如碳毡、碳纤维、炭黑等或者过渡金属如镍。其中,在中性条件下碳黑优异的催化性能被较多人所关注(R.Babaei-Satietal.JournalofIndustrial&EngineeringChemistry,52(2017)270-276.)。气体发生电化学氧化反应主要发生在三相界面处,三 ...
【技术保护点】
1.一种利用乙炔黑疏水阴极还原氧气制备过氧化氢的方法,其特征在于该方法包括以下步骤及工艺条件:①和膏:将聚四氟乙烯分散在乙醇溶液中,后加入乙炔黑,在室温下混合成膏状物;②制备阴极:将①所制得的膏状物涂覆在无水乙醇清洗过的泡沫镍上,经干燥、封装即可得到疏水性阴极;③电解:将疏水阴极倾斜安装在电解池中,在阴极底部导入空气或者氧气,采用涂层钛电极为阳极,电解液为Na2SO4溶液,在室温下控制阴极电流密度恒流电解。
【技术特征摘要】
1.一种利用乙炔黑疏水阴极还原氧气制备过氧化氢的方法,其特征在于该方法包括以下步骤及工艺条件:①和膏:将聚四氟乙烯分散在乙醇溶液中,后加入乙炔黑,在室温下混合成膏状物;②制备阴极:将①所制得的膏状物涂覆在无水乙醇清洗过的泡沫镍上,经干燥、封装即可得到疏水性阴极;③电解:将疏水阴极倾斜安装在电解池中,在阴极底部导入空气或者氧气,采用涂层钛电极为阳极,电解液为Na2SO4溶液,在室温下控制阴极电流密度恒流电解。2.根据权利要求1所述的利用乙炔黑疏水阴极还原氧气制备过氧化氢的方法,其特征在于:和膏所用的乙醇溶液为体积分数为50%的乙醇水溶液,PTFE与乙醇溶液的质量体积比为0.4~0.2,乙炔黑与PTFE的质量比为0.1~0.2,在室温下和膏。3.根据权利要求1所述的利用乙炔黑疏水阴极还原氧气制备过氧化氢的方法,其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡会利,李林超,于元春,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学威海,
类型:发明
国别省市:山东,37
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