【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于无定形卟啉超分子光催化剂制备过氧化氢的方法，属于能源化学领域。
技术介绍
1、过氧化氢，其水溶液又被称为双氧水，作为一种绿色高效的氧化剂，已被广泛应用于纸浆和纺织品的漂白、化学品的合成、医用消毒以及火箭动力助燃剂等领域。目前，国内外商业生产过氧化氢主要采用以下两种方法：蒽醌(ao)法或热催化法。这两种方法虽然具有成本低、合成量大的优势，但也存在各自的不足之处。ao法采用易燃爆的h2和高毒性重芳烃作为原料，一旦流速过快，管道内的摩擦静电会引起燃烧爆炸；而且，ao法需要用到钯催化剂，一旦漏入氧化系统或萃取系统中，将导致过氧化氢剧烈分解，后果十分严重。中国专利cn103496674a提出一种蒽醌法全酸性工作液体系制备过氧化氢的方法，改善了原有的酸、碱性交替的工作液体系，但本质上仍然是一种高能耗的合成方法，而且全酸性的反应条件可能会减少设备的使用寿命。热催化法使用h2/o2混合气加热催化直接制备过氧化氢，由于混合气在宽浓度范围内具有爆炸性，其安全隐患更大。例如，专利cn108144605a提出一种担载型合金催化剂的制备及其用于h2/o2合成过氧化氢的方法；专利us7364718b2提出一种贵金属催化剂促进h2/o2制备过氧化氢的方法，这两项专利都使用了金、钯或铂等贵金属，生产成本较高；同时都以h2/o2混合物气为原料，具有相当的危险性。因此，安全高效，节能环保的生产过氧化氢极具挑战性。
2、新兴的光催化技术以h2o和o2为原料，采用取之不尽的太阳光能作为能量来源，避免了h2和o2的混合，安全绿色，近年来
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种无定形的卟啉超分子光催化剂的制备方法，并以该光催化剂、水和o2为原料光热催化制备过氧化氢，无定形卟啉超分子光催化剂的制备无需进一步加热，方便快捷；在合成过氧化氢的过程中，以o2为氧源，可见光为能量来源，能耗低、安全性高；绿色无污染，反应条件温和，且单位时间过氧化氢的产量较高。
2、针对上述目的，本专利技术首先提供了一种无定形卟啉超分子光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将卟啉分子溶解在溶剂a中，得到卟啉溶液，将溶剂b缓慢滴加进卟啉溶液中，搅拌，离心收集沉淀，清洗并烘干，得到无定形卟啉超分子光催化剂；其中，溶剂a为四氢呋喃、乙二醇、koh溶液中的至少一种，溶剂b为甲醇，无水乙醇，hcl溶剂中的至少一种。
3、在本专利技术的一种实施方式中，所述卟啉分子包括5,10,15,20-四(3,5-二羧基苯基)卟啉、5-(4-羧基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉、5,10-(4-羧基苯基)-15,20-二苯基卟啉、5,10,15-(4-羧基苯基)-20-苯基卟啉和四(4-羧基苯基)卟啉中的至少一种。
4、在本专利技术的一种实施方式中，所述卟啉分子与溶剂a的质量体积比为(2-40)mg：(1～4)ml，所述卟啉分子与溶剂b的质量体积比为(1-20)mg：(3～10)ml。
5、在本专利技术的一种实施方式中，搅拌时间为5～10h。
6、本专利技术还提供了一种利用上述方法制备得到的无定形卟啉超分子光催化剂。
7、本专利技术还提供了一种上述无定形卟啉超分子光催化剂在光催化领域的应用。
8、本专利技术还公开了一种利用上述无定形卟啉超分子光催化剂制备过氧化氢的方法，包括以下步骤：
9、a.无定形卟啉超分子分散液的配制:将无定形卟啉超分子光催化剂超声分散在水中，得到无定形卟啉超分子分散液；
10、b.无定形卟啉超分子光催化剂制备双氧水：向步骤a所得卟啉超分子催化剂分散液中持续通入o2并搅拌，同时采用可见光辐照反应，将所得的反应产物过滤，即得到过氧化氢水溶液。
11、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤a中，无定形卟啉超分子分散液的浓度为0.3-1.5g/l，超声分散的功率为2000-4500hz，时间为5-60min。
12、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤b中，氧气的流量保持在50-150ml/min。
13、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤b中，反应温度保持在20-80℃，辐照时间为2-24h。
14、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤b中，所述可见光来自外加420nm截止滤光片的氙灯，氙灯的光强为20-200mw/cm2。
15、本专利技术的有益效果
16、(1)本专利技术提供了制备无定形5,10,15,20-四(3,5-二羧基苯基)卟啉超分子光催化剂(am-tdcpp)、无定形5-(4-羧基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉超分子光催化剂(am-catpp)、无定形5,10-(4-羧基苯基)-15,20-二苯基卟啉超分子光催化剂(am-dicpp)、无定形5,10,15-(4-羧基苯基)-20-苯基卟啉超分子光催化剂(am-tricpp)和无定形四(4-羧基苯基)卟啉超分子光催化剂(am-tcpp)的的方法，并测量了它们光催化产过氧化氢的性能。相比于结晶催化剂，无定形催化剂由于其高比表面积，能够提供更多的活性位点，从而增加反应物与催化剂之间的接触面积，促进反应的进行。其次，无定形催化剂具有丰富的缺陷和结构缺失，这些缺陷和缺失使其具有更好的催化活性和选择性。并且，相较于有结晶性的催化剂，无定形光催化剂其电子扩散的自由程较短，不受其暴露晶面的限制，有利于电子扩散本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无定形卟啉超分子光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将卟啉分子溶解在溶剂A中，得到卟啉溶液，将溶剂B缓慢滴加进卟啉溶液中，搅拌，离心收集沉淀，清洗并烘干，得到无定形卟啉超分子光催化剂；其中，溶剂A为四氢呋喃、乙二醇、KOH溶液中的至少一种，溶剂B为甲醇，无水乙醇，HCl溶剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卟啉分子包括5,10,15,20-四(3,5-二羧基苯基)卟啉、5-(4-羧基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉、5,10-(4-羧基苯基)-15,20-二苯基卟啉、5,10,15-(4-羧基苯基)-20-苯基卟啉和四(4-羧基苯基)卟啉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卟啉分子与溶剂A的质量体积比为(2-40)mg：(1～4)mL，所述卟啉分子与溶剂B的质量体积比为(1-20)mg：(3～10)mL，搅拌时间为5～10h。
4.根据权利要求1～3中任一项所述方法制备得到的无定形卟啉超分子光催化剂。
5.权利要求4所述的无定形卟啉超分子光催化剂在光
6.利用权利要求4所述的无定形卟啉超分子光催化剂制备过氧化氢的方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤a中，无定形卟啉超分子分散液的浓度为0.3-1.5g/L，超声分散的功率为2000-4500Hz，时间为5-60min。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤b中，氧气的流量保持在50-150mL/min。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤b中，反应温度保持在20-80℃，辐照时间为2-24h。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤b中，所述可见光来自外加420nm截止滤光片的氙灯，氙灯的光强为20-200mW/cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种无定形卟啉超分子光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将卟啉分子溶解在溶剂a中，得到卟啉溶液，将溶剂b缓慢滴加进卟啉溶液中，搅拌，离心收集沉淀，清洗并烘干，得到无定形卟啉超分子光催化剂；其中，溶剂a为四氢呋喃、乙二醇、koh溶液中的至少一种，溶剂b为甲醇，无水乙醇，hcl溶剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卟啉分子包括5,10,15,20-四(3,5-二羧基苯基)卟啉、5-(4-羧基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉、5,10-(4-羧基苯基)-15,20-二苯基卟啉、5,10,15-(4-羧基苯基)-20-苯基卟啉和四(4-羧基苯基)卟啉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卟啉分子与溶剂a的质量体积比为(2-40)mg：(1～4)ml，所述卟啉分子与溶剂b的质量体积比为(1-20)mg：(3～10)ml，搅拌时间为5～...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘成思，邵韵航，张亚宁，朱永法，张颖，娄阳，董玉明，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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