【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学催化，具体包含一种电催化剂及其制备方法和在电催化乙二醇制备乙醇酸盐中的应用。
技术介绍
1、乙醇酸作为一种常用的化学原料广泛应用于很多工业领域，例如：化学清洗、杀菌剂、日用化工品、生物降解材料、电镀表面处理剂等。但乙醇酸的合成成本较高，其主要原因是目前工业乙醇酸的制备由氯乙酸作为原料出发，然后与甲醇酯化产生乙醇酸甲酯，再经蒸馏和水解而纯化。但原料氯乙酸是剧毒、腐蚀品，属于6类危险化学品，因此低成本、大规模生产乙醇酸具有不可逾越的难度。
2、电催化合成乙醇酸，是利用合适的电催化剂，在电的驱动下将乙二醇选择性氧化成乙醇酸的方法。该方法可以有效解决生产乙醇酸的剧毒原料问题，可以为工业化生成乙醇酸提供了新的方向。同时，废弃塑料pet通过碱性水解可以释放出乙二醇，因此以废弃塑料pet为原料，也可以制备乙醇酸，这对于废弃塑料pet的回收利用和经济价值的提升都是十分有利的。但目前公开的可用于该反应体系的高性能催化剂仍然较少，难以满足应用的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种电催化剂。该电催化剂在电催化乙二醇制备乙醇酸盐的反应中可展现出较高的选择性和催化活性，乙醇酸盐的选择性≥90％，电催化活性达到220-380ma/cm2，相比于现有工业技术具有更大的经济效益，适合产业化和大规模推广。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种制备如上所述的电催化剂的制备方法。
3、本专利技术的第三个目的在于
4、本专利技术的第四个目的在于提供一种电催化乙二醇制备乙醇酸盐的方法。
5、为实现上述第一个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
6、本专利技术公开一种电催化剂，包括泡沫金属和活性成分，所述活性成分为pd/coxcryoz，所述活性成分中coxcryoz以纳米片的形式负载到泡沫金属表面，金属pd以纳米颗粒的形式负载到coxcryoz表面；
7、其中，x取值为0-3，y取值为0-2，z取值为0-4，且x、y、z不为0。
8、进一步，所述活性成分中coxcryoz在所述泡沫金属上的负载量为40-200mg/cm2，示例性地，coxcryoz在所述泡沫金属上的负载量可以为40mg/cm2、50mg/cm2、60mg/cm2、70mg/cm2、80mg/cm2、90mg/cm2、100mg/cm2、110mg/cm2、120mg/cm2、130mg/cm2、140mg/cm2、150mg/cm2、160mg/cm2、170mg/cm2、180mg/cm2、190mg/cm2、200mg/cm2等等。
9、进一步，所述活性成分中金属pd在所述coxcryoz上的负载量为1-5mg/cm2，示例性地，金属pd在所述coxcryoz上的负载量可以为1mg/cm2、2mg/cm2、3mg/cm2、4mg/cm2、5mg/cm2等等。
10、进一步，所述贵金属pd的粒径为纳米级，例如10-50nm。
11、进一步，所述泡沫金属包括但不限于泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁、泡沫钴中的至少一种；优选为泡沫镍。
12、为实现上述第二个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
13、本专利技术公开一种制备如上所述的电催化剂的制备方法，包括如下步骤：
14、将钴盐、铬盐、碱溶解在有机溶剂中，再将泡沫金属浸渍到上述溶液中，采用溶剂热法制备得到coxcry(oh)2z负载的泡沫金属；
15、将coxcry(oh)2z负载的泡沫金属放入钯盐溶液中进行置换反应，得到pd/coxcry(oh)2z负载的泡沫金属；
16、将pd/coxcry(oh)2z负载的泡沫金属进行煅烧，制备得到所述电催化剂，即pd/coxcryoz/泡沫金属。
17、进一步，所述钴盐包括但不限于硝酸钴、醋酸钴、氯化钴、硫酸钴和乙酰丙酮钴中的一种或多种；所述铬盐包括但不限于硝酸铬、醋酸铬、氯化铬、硫酸铬和乙酰丙酮铬中的一种或多种；所述碱选自尿素、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
18、进一步，投料时，所述钴盐、铬盐、碱的摩尔比为0.1-3:0.1-2:4-20；示例性地，所述钴盐、铬盐、碱的摩尔比可以为1:1:10、1:2:10、1:4:10等等。
19、进一步，所述有机溶剂包括但不限于乙醇、甲醇、丙酮、乙腈等等；所述钴盐在所述有机溶剂中的浓度为3-30mm，所述铬盐在所述有机溶剂中的浓度为3-30mm。
20、进一步，所述溶剂热法的反应温度为150-220℃，反应时间为5-20h。
21、进一步，所述钯盐溶液的浓度为20-40mm；示例性地，所述钯盐溶液的浓度可以为20mm、25mm、30mm、35mm、40mm等等。
22、进一步，钯盐溶液中所含的钯盐包括但不限于pdcl2、pd(no3)2、pd(so4)2、h2pdcl4等等；由于钯离子与泡沫金属上的金属离子间存在氧化还原电位差，因此可以发生置换反应，在一定反应时间后，溶液中的pd2+离子可以被还原并负载到coxcryoz表面，由此制得所述电催化剂。
23、进一步，所述泡沫金属需预先进行处理，以保证其表面干净、无杂质，操作步骤可以为：
24、将泡沫金属依次用丙酮、乙醇、蒸馏水进行超声清洗，然后置于1-3.0mol/l盐酸中超声处理30min以上，接着依次在去离子水和乙醇中超声清洗多次，最后干燥备用。
25、本领域技术人员可以理解的是，泡沫金属在放入高压反应釜进行溶剂热反应时应尽量斜插入聚四氟内衬，保证泡沫金属的正反两面都可以生长前驱体。
26、进一步，所述煅烧温度为450-500℃，煅烧时间为2-6h。
27、为实现上述第三个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
28、本专利技术公开一种电催化乙二醇制备乙醇酸盐的电解池体系，所述电解池体系包括如上所述的电催化剂以及包含乙二醇的碱性电解液。
29、进一步，所述碱性电解液通过碱性水解处理废弃塑料pet而得或者是将乙二醇直接加入到碱性溶液中经配制得到。
30、当所述碱性电解液通过碱性水解处理废弃塑料pet而得时，碱性电解液的具体制备步骤可以为：
31、将废弃塑料pet溶于碱液中，在50-100℃范围内进行加热回流处理(即碱性水解反应)，回流时间为5-20h，回流结束后进行固液分离，得到包含乙二醇的碱性电解液。
32、进一步，所述废弃塑料pet包括但不限于瓶级pet、薄膜级pet和纤维级pet中的一种或多种。
33、进一步，所述包含乙二醇的碱性电解液中，乙二醇与碱的摩尔浓度比为1:1-5。
34、进一步，所述碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠，当碱为氢氧化钠时，更有利于产物的分离提纯。
35、为实现上述第四个目的，本专利技术所采用的技本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电催化剂，其特征在于，包括泡沫金属和活性成分，所述活性成分为Pd/CoxCryOz，所述活性成分中CoxCryOz以纳米片的形式负载到泡沫金属表面，金属Pd以纳米颗粒的形式负载到CoxCryOz表面；
2.根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于，所述活性成分中CoxCryOz在所述泡沫金属上的负载量为40-200mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于，所述活性成分中金属Pd在所述CoxCryOz上的负载量为1-5mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于，所述泡沫金属选自泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁、泡沫钴中的至少一种；优选为泡沫镍。
5.如权利要求1-4任一项所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钴盐选自硝酸钴、醋酸钴、氯化钴、硫酸钴和乙酰丙酮钴中的一种或多种；所述铬盐选自硝酸铬、醋酸铬、氯化铬、硫酸铬和乙酰丙酮铬中的一种或多种；所述碱选自尿素、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；
7.根据权利
8.一种电催化乙二醇制备乙醇酸盐的电解池体系，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的电催化剂以及包含乙二醇的碱性电解液。
9.一种电催化乙二醇制备乙醇酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种电催化乙二醇制备乙醇酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种电催化剂，其特征在于，包括泡沫金属和活性成分，所述活性成分为pd/coxcryoz，所述活性成分中coxcryoz以纳米片的形式负载到泡沫金属表面，金属pd以纳米颗粒的形式负载到coxcryoz表面；
2.根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于，所述活性成分中coxcryoz在所述泡沫金属上的负载量为40-200mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于，所述活性成分中金属pd在所述coxcryoz上的负载量为1-5mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于，所述泡沫金属选自泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁、泡沫钴中的至少一种；优选为泡沫镍。
5.如权利要求1-4任一项所述的电催化剂的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：石睿，陈勇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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