【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电催化，特别是指一种mo-n-o电催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳碳双键(c＝c)的氧化在工业上有着广泛应用，例如利用高猛酸钾可以将双键氧化成醛或羧酸、采用臭氧氧化碳碳双键生产醛和通过过氧酸氧化c＝c合成环氧化合物。因此利用氧化剂氧化有机物生产高附加值的有机产物极具工业价值。利用碳碳双键的氧化目前主要依赖的传统氧化路径虽然尚可满足工业生产，但是存在各种困难与挑战亟需解决，例如，反应条件为高温高压、产物复杂难以分离、对环境污染严重和催化剂合成困难等等。而过氧化氢(h2o2)作为一种绿色的环境友好型氧化剂，在氧化过程中只生成水。所以，可以作为在含碳碳双键有机物氧化领域是一种潜力巨大的候选氧化剂。然而，根据文献，目前工业上合成h2o2的方法以蒽醌氧化/还原工艺为中心，该工艺能耗大、产生废物多。由于利用电化学合成过氧化氢，伴随着耗能低，能源可再生(风能、太阳能、水能等发电方式)等优点。h2o2合成的绿色替代品已成为非常可取的，即电催化2e-氧气还原反应(2e-orr)。
2、目前，双氧水的电合成，已经开发出许多催化剂，已经具备了较好的选择性、稳定性和活性，例如pt，au，pt-hg，pd-au。但是pt和au均为贵金属，催化剂成本严重阻碍了其氧气还原反应的大规模应用。其次，hg的重金属毒性对人体和生态环境都有巨大伤害。所以，开发价格低廉、绿色无毒和环境友好的2e-orr催化剂具有重大意义。
3、过渡金属钼在自然矿产资源中具有资源含量丰富，价格实惠，导电性能优秀等特点。因其与众不同的价层电
4、此外，碳碳双键的氧化目前面临着许多问题。一方面，其氧化主要依赖的传统氧化路径，反应条件为高温高压、产物复杂难以分离、对环境污染严重和催化剂合成困难；另一方面，ɑ，β-不饱和醛氧化位点选择性差，会出现双键未被氧化，而醛基被氧化和双键和碳碳双键均被氧化的现象。因此，为实现α，β-不饱和醛氧化位点的定向选择，提出一种新的氧化路径具有重要意义。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种mo-n-o电催化剂及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种mo-n-o电催化剂的制备方法，步骤如下：
4、(1)将钼的氧化物在合适气氛和流速下烧样，制得mo-n前驱体；
5、(2)将步骤(1)制得的mo-n前驱体在含氧气氛下加热处理，制得mo-n-o电催化剂。
6、上述步骤(1)中钼的氧化物为moo2和moo3中的至少一种；烧样的气氛为氨气。
7、上述氨气的流速为5-90sccm。
8、上述步骤(1)中烧样的温度为500-800℃，时间为1-5h。
9、进一步，上述步骤(1)中烧样的温度为700℃，时间为2h。
10、上述步骤(2)中含氧气氛为空气。
11、上述步骤(2)中加热处理的温度为100-900℃，时间为1-60min。
12、进一步，上述步骤(2)中加热处理的温度为300℃，时间为5-10min。
13、上述制备方法制备的mo-n-o电催化剂。
14、本专利技术提供了上述制备的mo-n-o电催化剂在电化学氧化α，β-不饱和醛中的应用。
15、上述电化学氧化α，β-不饱和醛的方法为：mo-n-o电催化剂电催化o2产生h2o2，进而原位氧化α，β-不饱和醛。
16、进一步，所述α，β-不饱和醛为肉桂醛。
17、本专利技术的电催化剂可以有效电催化o2还原成h2o2和利用2e-orr电氧化醛基存在下α，β-不饱和醛的碳碳双键。具体步骤为：将制备的mo-n-o电催化剂研磨后，加入适量的水、异丙醇和nafion膜溶液，超声分散均匀后，得到悬浊液。悬浊液均匀涂抹在集流体上作为工作电极，进行电催化实验生产双氧水以及利用原位的双氧水氧化α，β-不饱和醛。
18、本专利技术的反应机理：本专利技术所述材料发生2e-orr生成了富含高氧化活性的*ooh自由基的h2o2，该活性氧物种能以选择性氧化肉桂醛等α，β-不饱和醛。*ooh自由基的h2o2的合成分为以下两种情况：
19、在酸性介质中，
20、(1) o2+2h++2e-＝h2o2 e0＝0.70v (vs. rhe)
21、(2) o2+*+2(h++e-)＝*ooh+(h++e-)＝h2o2+*
22、在碱性介质中，
23、(3) o2+h2o+2e-＝ho2-+oh- e0＝0.76v (vs. rhe)
24、(4) o2+*+h2o+2e-＝*ooh+oh-+e-＝ho2-+oh-+*
25、其中*表示未占据的活性点，*ooh表示反应的单个吸附中间体。对于选择性的2e-转移，需要对*ooh具有中等结合能的催化剂。它既不能太强也不能太弱。强结合能会导致较大的过电位，而弱结合能会降低活性。而电催化反应通常发生在催化剂的表面。因此，利用钼被氮氧同时修饰，降低了费米能级，可以调节催化剂表面对*ooh有适中的结合能。
26、本专利技术产生的有益效果是：
27、(1)较之电催化合成h2o2的非n/o共掺mo基催化剂和n/o共掺非mo基催化剂，mo-n-o电催化剂在在-200ma的电流下，电解60小时，持续生产了2.5l浓度大于2300ppm的h2o2溶液，拥有更优秀的2e-orr性能，为电催化合成双氧水性能改进提供一种新策略。
28、(2)电催化生产双氧水既克服了传统的蒽醌工艺合成双氧水高耗能和高污染的困难，也解决了已报道2e-orr电催化剂的成本高、有毒、低活性、低选择性等难题，拥有着耗能低、成本低廉、环境友好、绿色无毒、高活性和高选择性等优点。
29、(3)较之以往电催化合成h2o2没有进一步对原位产生的h2o2进一步应用的缺陷，本专利技术利用原位的双氧水氧化α，β-不饱和醛，拓宽了用于有机物氧化的道路。这一原位氧化策略优化了传统碳碳双键的氧化路径，避免了高温高压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Mo-N-O电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中钼的氧化物为MoO2和MoO3中的至少一种；烧样的气氛为氨气。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨气的流速为5-90 sccm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中烧样的温度为500-800℃，时间为1-5 h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中含氧气氛为空气。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中加热处理的温度为100-900℃，时间为1-60 min。
7.利用权利要求1-6任一项所述制备方法制备的Mo-N-O电催化剂。
8.权利要求7所述的Mo-N-O电催化剂在电化学氧化α，β-不饱和醛中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述电化学氧化α，β-不饱和醛的方法为：Mo-N-O电催化剂电催化O2产生H2O2，进而原位氧化 α，β-不饱和醛。<...
【技术特征摘要】
1.一种mo-n-o电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中钼的氧化物为moo2和moo3中的至少一种；烧样的气氛为氨气。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨气的流速为5-90 sccm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中烧样的温度为500-800℃，时间为1-5 h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中含氧气氛为空气。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：董青松，李志荣，张腾飞，王怡童，杨扬，叶如月，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：
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