一种碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂及其制备方法和应用技术

一种碳包覆铋‑钽氧化物异质结催化剂及其制备方法和应用，本发明专利技术为了解决现有金属有机框架衍生物基催化剂在产物选择性、催化活性与稳定性方面的问题。制备方法：一、将均苯三酸、五氯化钽和五水合硝酸铋分散于甲醇中，以110℃~140℃的温度溶剂热反应，得到铋钽双金属有机框架前驱体；二、在H2/Ar气氛中以540~560℃的温度进行热解处理，得到花状复合材料；三、用HCl溶液酸蚀处理花状复合材料，得到碳包覆铋‑钽氧化物异质结催化剂。本发明专利技术制备的碳包覆具有异质结构的双金属Bi‑Ta有机框架衍生物催化剂在两电子氧还原反应中展现出卓越性能，具有超低起始电位，H2O2产率达到11.794 mol g‑1 h‑1，选择性接近100%，在0.5Acm‑2电流密度条件下进行115h的稳定性测试，性能衰减可以忽略不记。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化材料，具体涉及一种用于双电子氧还原反应(2e⁻orr)制备过氧化氢的碳包覆铋-钽氧化物异质结构催化剂及其制备方法，以及该催化剂在电化学合成过氧化氢中的应用。

技术介绍

1、能源与环境问题是21世纪全球可持续发展的核心议题。作为全球最重要的基础化学品之一，过氧化氢（h2o2）因其独特的双重属性——绿色环保的强氧化剂和无碳能量载体，在能源转型与环境保护领域具有战略地位。具体表现在：（1）公共卫生领域：自covid-19全球大流行以来，其作为高效消毒剂在疫情防控中发挥关键作用；（2）环境治理方面：凭借强氧化特性可有效降解污水中的难分解有机污染物；（3）工业应用领域：广泛应用于造纸漂白、纺织品染色、食品加工等传统行业，特别是随着电子信息产业快速发展，电子级高纯h2o2需求呈现指数级增长；（4）新能源开发：作为零碳排放的能量载体，在燃料电池及清洁燃料添加剂领域展现出巨大潜力。

2、然而，现行工业化生产面临重大技术瓶颈：主流蒽醌氧化法存在三大缺陷：（a）多步反应过程能耗高，每吨h2o2产生约2.5吨有机废液；（b）依赖贵金属钯催化剂（负本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂，其特征在于所述碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂是以均苯三酸、五氯化钽和五水合硝酸铋为原料，经溶剂热反应制得铋钽双金属有机框架前驱体，然后通过碳化处理和酸蚀处理得到碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂，碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的化学式表示为（Bi/Ta2O5-x）@C，其中x取值为0、1、2或3。

2.如权利要求1所述的碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法按照以下步骤实现：

3.根据权利要求2所述的碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中五氯化钽和五水合硝酸铋的摩尔比为1:（1-3...

【技术特征摘要】

1.一种碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂，其特征在于所述碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂是以均苯三酸、五氯化钽和五水合硝酸铋为原料，经溶剂热反应制得铋钽双金属有机框架前驱体，然后通过碳化处理和酸蚀处理得到碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂，碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的化学式表示为（bi/ta2o5-x）@c，其中x取值为0、1、2或3。

2.如权利要求1所述的碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法按照以下步骤实现：

3.根据权利要求2所述的碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中五氯化钽和五水合硝酸铋的摩尔比为1:（1-3）。

4.根据权利要求2所述的碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中以120℃的温度进行溶剂热反应20~26h。

5.根据权利要求2所述的碳包覆铋-钽氧化物异质结催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中使用甲醇进行洗涤，干燥温度为60℃。

6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永杰，李涛，张寒松，代兵，张森，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：