【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于过氧化氢制备，具体涉及一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法。
技术介绍
1、过氧化氢(h2o2)被认为是最绿色和环保的氧化剂之一，因为它的副产物只有水和氧气，对环境不会产生二次污染。因此，h2o2被广泛应用于消毒杀菌、化学合成、环境修复、造纸和燃料电池等领域。目前，全球95％以上的h2o2生产都是基于1940年代开发的蒽醌工艺。尽管蒽醌工艺生产的h2o2浓缩后的浓度高达70wt％，但该工艺需要复杂的仪器设备、昂贵的钯基加氢催化剂，并且会产生大量有毒的有机副产物。比如，中国专利技术专利cn1164478c报道了一种蒽醌法制备h2o2的氢化催化剂，该催化剂以双贵金属pt和pd为活性组分，稀土金属la、ce、pr、sm中的至少一种为助剂，以al2o3或含80％ tio2的al2o3-tio2复合氧化物为载体，以肼、甲醛、甲酸中的任一种为还原剂；虽然该催化剂具有高活性、高选择性的特点，且具有较强的抗毒能力，但同样存在造价高、产生大量有毒副产物等问题。此外，蒽醌工艺生产的高浓度h2o2需要存储和运输，不仅要消耗一笔额外的费用，并且存在一定的安全风险。
2、除了以上的蒽醌工艺之外，目前还有其它的h2o2制备方法，比如电催化法和光催化技术。其中，电催化法是利用阴极提供的电子将氧气还原为h2o2或者是利用阳极将水氧化为h2o2的方法。该方法虽然能够产生理想的h2o2浓度，但能耗高并且需要复杂的电极材料、电解液和宝贵的电力资源。例如，中国专利技术专利cn111962099b公开了一种用于电催化生产过氧化
3、综上可见，蒽醌工艺、电催化方法以及光催化技术在制备h2o2方面都存在诸多缺陷。因此，迫切需要开发一种新型、安全、高效、环保并且可持续的h2o2制备技术。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，该方法具有设备简单、操作方便、成本低廉、环境友好、不受天气影响、可全天候运行、适用于实际水体和广泛的ph范围等优点，具有很高的实际应用价值。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，具体为：自然条件下，将p/ag催化剂或红磷(red p)/ag+体系置于有氧水体中，利用p/ag催化剂或red p/ag+体系将水体中的氧气还原为h2o2。
4、本专利技术公开了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，自然条件下，将p/ag催化剂或red p/ag+体系置于有氧水体中，利用p/ag催化剂或red p/ag+体系将水体中的氧气还原为h2o2，其中h2o2的产率可高达1873μmol·g-1·h-1。该方法可自发还原氧气制备h2o2，无需输入外部能源(光或电)，也无需加入其它任何的化学试剂，只需氧气即可，是一个低碳环保且高效的h2o2制备技术。
5、优选地，所述有氧水体中的溶解氧浓度为8.2～29.8mg/l。其中，8.2mg/l是空气氛围中的溶解氧饱和溶度，29.8mg/l是氧气氛围中的溶解氧饱和浓度。
6、优选地，所述p/ag催化剂的投加量为0.1～0.5g/l；所述红磷(red p)的投加量为0.1～0.5g/l，所述ag+的投加量为0.5～3mm。
7、优选地，所述有氧水体的ph值为ph2～ph10。本专利技术基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法适用于宽广的ph范围(ph2-ph10)，进而可以克服在中性和碱性条件下难以产h2o2的科学难题。
8、优选地，所述有氧水体包括超纯水、自来水，湖水，江水，海水。虽然自来水，湖水，江水，海水中的干扰离子会在一定程度上干扰p/ag催化剂或red p/ag+体系的活性，但其仍然能够在无光无电条件下将实际水体中的氧气转化为h2o2，为h2o2的制备提供了新的更方便有效的方法。
9、优选地，所述p/ag催化剂的制备方法为：在无氧水中加入硝酸银和红磷，利用红磷强的还原能力，将无氧水中的ag+还原为银单质，获得p/ag溶液；然后将p/ag溶液中的p/ag颗粒分离出来，经醇洗和干燥后获得p-ag催化剂粉末。
10、更优选地，所述硝酸银的投加量为0.5～3mm，所述红磷(red p)为无定形红磷，其投加量为0.1～0.4g/l。
11、更优选地，所述醇洗的次数为3～5次，所述干燥为自然风干30～60min。
12、更优选地，所述无氧水为充分曝氩气的水，曝氩气时间为30～60min。
13、优选地，将p/ag催化剂制作含有p/ag的碳纸，然后将含有p/ag的碳纸夹在单通电解池的水溶液和空气的接触面，并使含有p/ag催化剂的那一面朝向水溶液，由于碳纸具有疏水性，只允许气体通过而不允许液体流出，向电解池中装入水后，从碳纸延伸出来的接口处通入氧气，进而利用由p/ag催化剂制作的三相体系将氧气还原为h2o2。本专利技术不仅可以利用p/ag催化剂直接还原溶解氧产生h2o2，也可以还原三相体系空气中的氧气产生h2o2。
14、优选地，制作含有p/ag的碳纸的方法为：将p/ag催化剂溶于0.1％萘酚溶液中，然后将混合液滴加在疏水性碳纸上，干燥即得。
15、更优选地，所述p/ag催化剂在萘酚溶液中的浓度为8-10mg/0.5-1ml。
16、本专利技术第二方面提供了一种用于制备h2o2的催化剂，所述催化剂以p/ag催化剂为主要活性成分，或者所述催化剂以红磷(red p)和ag+作为主要活性成分。
17、本专利技术第三方面提供了第二方面所述的催化剂在降解有氧水体中的环境污染物中应用。
18、过氧化氢(h2o2)一种强氧化剂，可用于降解环境中的污染物，由于本专利技术基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法属于原位自发反应，因此可以直接原位应用于环境污染物的降解和去除。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、本专利技术公开了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，自然条件下，将p/ag催化剂或red p/ag+体系置于有氧水体中，利用p/ag催化剂或red本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，自然条件下，将P/Ag催化剂或红磷/Ag+体系置于有氧水体中，利用P/Ag催化剂或red P/Ag+体系将水体中的氧气还原为H2O2。
2.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，所述有氧水体中的溶解氧浓度为8.2～29.8mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，所述P/Ag催化剂的投加量为0.1～0.5g/L，所述红磷的投加量为0.1～0.5g/L，所述Ag+的投加量为0.5～3mM。
4.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，所述有氧水体的pH值为pH2～pH10。
5.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，所述有氧水体包括超纯水、自来水，湖水，江水，海水。
6.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，
7.根据权利要求6所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，所述硝酸银的投加量为0.5～3mM，所述红磷为无定形红磷，其的投加量为0.1～0.4g/L。
8.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法，其特征在于，将P/Ag催化剂制作含有P/Ag的碳纸，然后将含有P/Ag的碳纸夹在单通电解池的水溶液和空气的接触面，并使含有P/Ag催化剂的那一面朝向水溶液，由于碳纸具有疏水性，只允许气体通过而不允许液体流出，向电解池中装入水后，从碳纸延伸出来的接口处通入氧气，进而利用由P/Ag催化剂制作的三相体系将氧气还原为H2O2。
9.一种用于制备H2O2的催化剂，其特征在于，所述催化剂以P/Ag催化剂为主要活性成分，或者所述催化剂以红磷和Ag+作为主要活性成分。
10.权利要求9所述的催化剂在降解有氧水体中的环境污染物中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，其特征在于，自然条件下，将p/ag催化剂或红磷/ag+体系置于有氧水体中，利用p/ag催化剂或red p/ag+体系将水体中的氧气还原为h2o2。
2.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，其特征在于，所述有氧水体中的溶解氧浓度为8.2～29.8mg/l。
3.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，其特征在于，所述p/ag催化剂的投加量为0.1～0.5g/l，所述红磷的投加量为0.1～0.5g/l，所述ag+的投加量为0.5～3mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，其特征在于，所述有氧水体的ph值为ph2～ph10。
5.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，其特征在于，所述有氧水体包括超纯水、自来水，湖水，江水，海水。
6.根据权利要求1所述的一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备h2o2的方法，其特征在于，所述p/ag催化剂的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡卓锋，郑宁超，张子语，汪子枨，韩乔郅，王奕杰，钟瀚宇，朱晴，谢伟乔，王小丽，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。