一种用于电合成H2O2的金属单位点催化材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于电合成H2O2的金属单位点催化材料及其制备方法与应用，属于电催化技术领域。本发明专利技术采用浸渍法将具有M

【技术实现步骤摘要】
一种用于电合成H2O2的金属单位点催化材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电催化
，具体涉及一种用于电合成H2O2的金属单位点催化材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]H2O2作为一种环境友好的大宗化学品，广泛应用于化工、医药、新能源等领域，具有巨大的经济效益与环境效益。目前工业化生产H2O2主要依赖蒽醌工艺，大量消耗H2和重芳烃类化学品，并排放有机废物与酸性废水，且运输存储高浓度H2O2过程伴随腐蚀、爆炸风险。基于此，研发高效安全、环境友好的新型原位H2O2合成技术是替代传统工艺、推动H2O2相关的化工、环境水处理技术发展的重要途径。
[0003]通过氧气阴极还原的电催化原位产H2O2技术作为一种绿色清洁的代替方法备受关注。该类技术能在常温常压下进行，无需有机试剂，可控性强，通过改变电势/电流和电极材料可调控反应速率与产物选择性。研究发现改性碳材料、Pd合金、钴单原子等催化剂在旋转环盘
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圆盘测试体系中具有近100％的H2O2选择性，然而，目前的电解池系统普遍存在H2O2分电流密度低、H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属单位点催化材料，其特征在于，所述金属单位点催化材料为以氧原子修饰的碳材料为载体，负载具有M
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N4特征结构的孤立分散的金属酞菁或者金属卟啉分子，所述M为金属，所述N为吡咯氮。2.根据权利要求1所述的金属单位点催化材料，其特征在于，所述氧原子修饰的碳材料包括碳纳米管、石墨烯、多孔碳或炭黑中的至少一种。3.根据权利要求1所述的金属单位点催化材料，其特征在于，所述具有M
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N4特征结构的孤立分散的金属酞菁或者金属卟啉分子包括锰酞菁、锰卟啉、钴酞菁、钴卟啉、镍酞菁、镍卟啉、铜酞菁、铜卟啉、具有M
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N4特征结构的金属酞菁或金属卟啉的衍生物中的至少一种。4.权利要求1
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3中任一项所述的金属单位点催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将碳材料进行氧化处理，得到氧原子修饰的碳材料载体；(2)将氧原子修饰的碳材料载体和金属酞菁或金属卟啉分别分散于有机溶剂中，将金属酞菁或金属卟啉的分散液加入氧原子修饰的碳材料载体的分散液中，金属酞菁或金属卟啉与碳材料载体的质量比为1～20％，持续搅拌，得到金属单位点催化材料。5.根据权利要求4所述的金属单位点催化材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化处理的方法包括浓氧化性酸热处理法、高温碳化法或水热法；所述浓氧化性酸热处理法包括：将碳材料载体加入到质量浓度为37～100％的浓氧化性酸中进行氧化处理，氧化温度110～140℃，氧化时间5～12h；所述氧化性酸包括硫酸、硝酸或高氯酸；所述高温碳化法包括：将碳材料载体与聚环氧乙烷以2:1～1:5的质量比混合均匀，在N2或惰性气体氛围中在500～800℃煅烧1～4h；所述水热法包括：将碳材料载体分散于7～10M KOH或NaOH溶液，在150～200℃保温12～24h。6.根据权利要求4所述的金属单位点催化材料的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂包括N，N
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二甲基甲酰胺、N，N
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二甲基乙酰胺、丙酮、正己烷中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：全燮，曹佩珂，陈硕，于洪涛，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：