【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学催化领域，涉及一种金属气凝胶的制备方法及其在回收利用pet塑料中的应用。
技术介绍
1、塑料以其轻便、来源丰富、廉价等特点成为现代社会不可或缺的基础材料之一。然而，由于全球塑料需求的不断增加和废弃塑料的合理管控策略的缺失，被填埋在土壤中或丢弃到环境中的塑料垃圾已多达6300mt。按目前的塑料产量与废弃速率，这一数值将在2050年增加至12000mt。目前，大量的塑料废弃物的堆积逐渐成为严重的环境难题。塑料的共价键骨架、高结晶度和高分子量等本征性质赋予塑料极强的抗降解性，使其在自然界中的降解周期长达数百年。如果不加以控制，大量的土地、河流、海洋资源会逐渐被塑料废物所侵占和污染。野生动物很容易因误食环境中的塑料废物或被塑料废物缠绕而损伤或死亡，且微塑料和纳米塑料的释放、塑化剂和燃料的浸出也会直接污染土壤和水体，从而威胁生态系统的稳定以及动植物和人类的生存。
2、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)作为一种广泛用于包装和纺织品制造的聚合物，全球年产量已超过70mt。因此，废弃pet的有效管理对实现无塑料环境至关重要。若是能对pet进行回收利用，不仅可以实现有效的管理，还可以节约物资消耗、降低费用开支，提高绿色可持续性。
3、为了实现pet的回收利用，专利cn115894223a公开了一种利用bhet结晶物相变性质实现废旧pet制品的化学回收方法，该专利从pet中回收对苯二甲酸乙二醇酯(bhet)，并利用活性炭进行bhet的脱色和提纯。专利cn115055175a公开了一种醇解pet的缺陷态氧化锌纳
4、为解决上述问题，现有技术采用电催化pet重整在电能驱动下从pet中升级回收制备高附加值有机小分子，以降低二氧化碳的排放，还可以更好地实现废弃pet的资源化和能源化回收。其中的潜在产物乙醇酸(ga)是一种重要的有机合成原料和化工产品，可作为单体用于生物可降解材料聚乙醇酸的合成。然而，在电催化pet中，乙二醇(eg)复杂且不可控的多路径氧化过程和羰基中间体毒化等因素导致了反应活性差、产物选择性差、产物分离难、催化剂失活快等问题，严重限制了其工业化发展。因此，电催化废弃pet重整存在的科学问题在于：(1)如何制备先进的催化剂用于电催化eg到ga的高活性、高选择性转化；(2)考虑到电催化pet重整体系中往往以析氢反应作为阴极半反应与阳极eg氧化耦合，然而产生的氢气在储存和运输中存在安全隐患，开拓更有价值和更安全的阴极反应用于耦合阳极pet重整也具有重大意义。
5、为解决上述问题，专利cn114959749a公开了一种电催化乙二醇或电催化重整废弃塑料pet制备乙醇酸盐的方法，该专利通过电催化乙二醇制备乙醇酸盐，其采用化学沉积策略，利用贵金属和泡沫金属间的氧化还原电位差，可直接将贵金属负载在泡沫金属表面，进而制得阳极催化剂。虽然该方法操作简单，但是贵金属的形貌难以调控，大量的活性位点无法暴漏，因此乙二醇的氧化活性较差。
6、金属气凝胶(metal aerogels，mas)是完全由纳米结构金属构筑而成的一类新型气凝胶，其兼有金属独特的物理化学性质与气凝胶的结构特征，同时拥有高速传质通道、高导电性三维网络、自支撑性与独特的光学特性，故在电催化等领域均表现出卓越的性能，基于此，若是能用金属气凝胶替代专利cn114959749a中的贵金属则有望解决其存在的问题。
7、然而，现有技术中金属气凝胶的制备存在还原剂用量大、反应时间长的问题，例如，专利cn116712994a公开了一种铂-铋多级结构气凝胶的制备及其应用，该专利制备步骤简单且绿色环保，但是其金属盐与还原剂的摩尔比达到1:100-500，且该铂-铋多级结构气凝胶的形成需要经历8小时以上。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种金属气凝胶的制备方法及其在回收利用pet塑料中的应用，本专利技术的目的之一是解决现有技术在制备金属气凝胶的过程中硼氢化钠溶液的用量过大、反应时间过长的问题；本专利技术的目的之二是提供一种以金属气凝胶作为催化剂电催化乙二醇制备乙醇酸的方法，解决现有技术中乙二醇氧化活性低的问题；本专利技术的目的之三是提供一种以金属气凝胶作为催化剂电催化pet塑料和co2共重整的方法，解决现有技术中乙二醇氧化活性低的问题，实现分别在阳极和阴极高选择性的联产高附加值的乙醇酸和甲酸。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种金属气凝胶的制备方法，采用溶胶-凝胶法，包括向含金属盐和配体的溶液中加入硼氢化钠溶液以形成金属胶体溶液的操作，还包括向金属胶体溶液中加入氟化铵溶液并进行搅拌的操作。
4、作为优选的技术方案：
5、如上所述的一种金属气凝胶的制备方法，具体步骤如下：
6、(1)配制一种以上含金属盐和配体的溶液，各溶液中的金属盐为钯盐、铂盐、金盐、银盐、铁盐、铜盐、镍盐和锡盐中的一种，不同溶液中的金属阳离子不相同；
7、(2)分别向各溶液中加入硼氢化钠溶液，形成金属胶体溶液，随后将所有的溶液混合得到混合液后进行搅拌；
8、(3)向混合液中加入氟化铵溶液后进行搅拌，随后静置得到金属水凝胶；
9、(4)去除金属水凝胶中的杂质离子和水分，即得金属气凝胶；
10、当制备多元金属气凝胶时，为避免金属盐之间的相互反应(如金属氯化物在水中解离出的cl-阴离子遇ag+阳离子会发生沉淀)，应当尽量分别配制含有单一金属盐和配体的溶液，若确认各种金属盐间无相互反应，则可直接配置含有混合金属盐和配体的溶液，再加入硼氢化钠溶液进行还原。
11、如上所述的一种金属气凝胶的制备方法，步骤(1)中，各溶液是通过将浓度为2-50mmol·l-1的金属盐溶液加入到浓度为0.5-20mmol·l-1的配体溶液中得到的，其中，金属盐与配体的摩尔比为1:2-100，配体为柠檬酸钠；
12、步骤(2)中，硼氢化钠溶液的浓度为2-50mmol·l-1，搅拌的时间为1-10min，搅拌的速率为100-500rpm，各溶液中的金属盐与向该溶液中加入的硼氢化钠的摩尔比为1:1-20；
13、步骤(3)中，氟化铵溶液的浓度为2-50mmol·l-1，搅拌的时间为1-10min，搅拌的转速为600-1000rpm，静置的时间为5-300min；
14、步骤(4)中，去除金属水凝胶中的杂质离子和水分采用洗涤和冷冻干燥的方式，具体过程为：将金属水凝胶洗涤3-5次，完全去除杂质离子后进行冷冻干燥。
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【技术保护点】
1.一种金属气凝胶的制备方法，采用溶胶-凝胶法，包括向含金属盐和配体的溶液中加入硼氢化钠溶液以形成金属胶体溶液的操作，其特征在于，还包括向金属胶体溶液中加入氟化铵溶液并进行搅拌的操作。
2.根据权利要求1所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，各溶液是通过将浓度为2-50mmol·L-1的金属盐溶液加入到浓度为0.5-20mmol·L-1的配体溶液中得到的，其中，金属盐与配体的摩尔比为1:2-100，配体为柠檬酸钠；
4.根据权利要求2所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)～(4)中，所有金属盐的摩尔加入量之和与氟化铵的摩尔加入量之比为1:10-200。
5.根据权利要求1所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，金属气凝胶为钯银合金气凝胶，钯和银的摩尔比为67:33。
6.一种电催化乙二醇制备乙醇酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种电催化乙二醇制备乙醇酸的方法，其特
8.一种电催化PET塑料和CO2共重整的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种电催化PET塑料和CO2共重整的方法，其特征在于，步骤(1)中，废弃PET材料为PET瓶、PET薄膜或PET纤维；含乙二醇的碱液中，乙二醇与碱的摩尔比为1:0.5-5，碱为氢氧化钾或氢氧化钠，碱液的浓度为0.2-3mol·L-1；
...【技术特征摘要】
1.一种金属气凝胶的制备方法，采用溶胶-凝胶法，包括向含金属盐和配体的溶液中加入硼氢化钠溶液以形成金属胶体溶液的操作，其特征在于，还包括向金属胶体溶液中加入氟化铵溶液并进行搅拌的操作。
2.根据权利要求1所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，各溶液是通过将浓度为2-50mmol·l-1的金属盐溶液加入到浓度为0.5-20mmol·l-1的配体溶液中得到的，其中，金属盐与配体的摩尔比为1:2-100，配体为柠檬酸钠；
4.根据权利要求2所述的一种金属气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)～(4)中，所有金属盐的摩尔加入量之和与氟化铵的摩尔加入量之比为1:10-200。
5.根据权利要求1所述的一种金属气凝胶的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建平，陈俊良，张璐瑶，马元元，王丽，况敏，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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