一种钒金属催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电催化还原硝酸盐制氨技术领域，公开了一种钒金属催化剂，金属钒原子以团簇形式存在，颗粒大小均一，且微粒尺度达到了原子尺度，均匀的分布在碳载体上。本方案提出的一种钒金属催化剂的制备方法，包括以下步骤；称取10‑50g酒石酸和1‑10g氧化钒置于500mL烧杯中，加入100‑400mL水混合溶液，在搅拌条件下，加热至80‑150℃，反应2‑10h，冷却至室温，得到澄清的前驱体溶液；称取5‑20g PAN加入500mL烧杯中，加入200‑400mL水，将前驱体溶液和PAN溶液混合均匀后，将其置于40‑80℃真空干燥箱中干燥8‑24h。本发明专利技术采用化学合成的方法制备前驱体，一步煅烧合成钒金属团簇催化剂的方法，操作简单高效，可实现大量合成，在实际大规模工业应用中具有较广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电催化还原硝酸盐制氨，尤其涉及一种钒金属催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、硝酸盐是地表和地下水中常见的污染物，其来源包括化石燃料的燃烧、过量使用富含氮的肥料和废水的排放。硝酸盐的大量排放对地下水、河流和湖泊等生态环境造成严重污染，将会对人体健康和生活环境构成很大危害，并且破坏全球氮循环平衡。如何处理水体系中过多的硝酸根，已经成为改善生态环境和保护人民健康的关键问题。

2、氨被广泛用于生产肥料、药品、染料等，其不仅有较高能量密度、易于清洁排放和低液化压力等优点，同时氨还具有较好的体积储氢功能，以上这些特性使得氨被认为是一种优秀的储能介质，也越来越多地被用作燃料以及氨燃料电池的未来液化燃料。目前，氨的大规模合成依赖于haber-bosch工艺，该工艺消耗大量能源，释放大量二氧化碳，且需要在高温高压的环境下。由此一来，发展合适的催化剂使得硝酸根高选择性地还原为氨，不仅可以解决日益严重的硝酸根污染问题，也能够降低氨合成的能量消耗。电催化还原硝酸盐制氨作为一种环境友好型技术，在处理硝酸盐这一污染物的同时，能够高选择性、无二次污染的“本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种钒金属催化剂，其特征在于，金属钒原子以团簇形式存在，颗粒大小均一，且微粒尺度达到了原子尺度，均匀的分布在碳载体上。

2.如权利要求1所述的一种钒金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在保证酒石酸与氧化钒的质量比为10:3的条件下，增加二者的用量，可实现大量合成。

4.如权利要求1所述的一种钒金属催化剂的应用，其特征在于，该材料制备成电极作为电催化剂能够在低电位下，在碱性电解液中电催化还原硝酸根制氨。

5.如权利要求4所述的一种钒金属催化剂的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：<...

【技术特征摘要】

1.一种钒金属催化剂，其特征在于，金属钒原子以团簇形式存在，颗粒大小均一，且微粒尺度达到了原子尺度，均匀的分布在碳载体上。

2.如权利要求1所述的一种钒金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在保证酒石酸与氧化钒的质量比为10:3的条件下，增加二者的用量，可实现大量合成。

4.如权利要求1所述的一种钒金属催化剂的应用，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山，宫梓翔，王书男，张瑞利，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：