一种电催化制备过氧化氢的单原子催化剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种电催化制备过氧化氢的单原子催化剂、制备方法及其应用，属于电催化技术领域。所述的单原子催化剂由载体和过渡金属组成，所述的载体为掺氮多孔碳，所述的过渡金属为Cu、Co、Fe、Mn中的一种或者多种，所述的过渡金属以单原子的形式固定在载体的表面。本发明专利技术的单原子催化剂具有高活性、高稳定性，在酸性ORR中有最佳活性和选择性，电流和选择性皆可稳定在10h以上，能够积累3500ppm以上的H2O2在很宽的电压范围内选择性超过91％，对应到550mmol g

【技术实现步骤摘要】
一种电催化制备过氧化氢的单原子催化剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于电催化
，具体涉及一种电催化制备过氧化氢的单原子催化剂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]过氧化氢是一种重要的无机化工产品，被广泛应用于纺织、造纸、军工、医药、食品加工和环境保护等领域。过氧化氢的分解产物是氧气和水，对环境无二次污染，属于绿色化学品，目前全球H2O2的年利用率约为400万吨，在未来有很大的希望继续增长。
[0003]现有生产过氧化氢的主要方法是蒽醌法，蒽醌法虽然有产品成本低和耗能低的优点，但是在大规模生产中有较大的安全隐患，因为其镍系催化剂和使用的氢气都属于易燃易爆物；而使用的钯系催化剂，容易结块和粉碎，在生产过程中必须严格的控制，否则很大程度上影响钯系催化剂的功效。所以这些非分布式生产，高能量消耗，大量有机副产品的浪费和需要将得到的H2O2输送到使用点等缺点需要从制备方法上改善。
[0004]针对上述缺点，一个有希望的替代途径是通过O2的二电子还原(2e
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ORR)现场制备H2O2(方程式(1))。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电催化制备过氧化氢的单原子催化剂，其特征在于，所述的单原子催化剂由载体和过渡金属组成，所述的过渡金属以单原子的形式固定在载体的表面。2.根据权利要求1所述的电催化制备过氧化氢的单原子催化剂，其特征在于，所示的过渡金属和载体的质量比为1:(100
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200)。3.根据权利要求1或2所述的电催化制备过氧化氢的单原子催化剂，其特征在于，所述的载体为掺氮多孔碳，所述的掺氮多孔碳为三聚氰胺，尿素，腐殖酸的一种煅烧后所得。4.根据权利要求3所述的电催化制备过氧化氢的单原子催化剂，其特征在于，所述的过渡金属为Cu、Co、Fe、Mn中的一种或者多种。5.一种根据权利要求1
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4任一所述的电催化制备过氧化氢的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备掺氮多孔碳载体前驱体：称取100g载体，超声10min，使其均匀分散在水溶液中，配置成10g/L的载体前驱体，搅拌2h得到溶液A；(2)采用化学沉淀法制备金属单原子前驱体：将20
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40ml的20％碳酸氢钠溶液以10μL/秒的速度缓慢滴加入100ml的乙酰丙酮盐溶液以500rpm的转速搅拌混合，混合液升温至60℃，继续以相同速度搅拌2h，冷却至室温，制得混合液B；(3)制备单原子催化剂前驱体：将溶液B滴加到溶液A里，其中过渡金属与载体的质量比为1:(100
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200)，继续以500rpm的转速搅拌12h，搅拌停止后，用去离子水洗涤至中性，过滤烘干，得到固体产物用行星球磨机研磨至500nm，制得粉末；(4)原位热分解生成单原子催化剂：所得粉末在5％H2/Ar气氛中煅烧，所述热处理的温度是60min升到500℃保持2h再60min升到800℃保持2h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵超，王晶，黄红锋，吴宇波，
申请(专利权)人：联科华技术有限公司，
类型：发明
国别省市：