System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 共价三嗪框架/碱式铋盐复合物及用于电催化产双氧水的用途制造技术_技高网
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共价三嗪框架/碱式铋盐复合物及用于电催化产双氧水的用途制造技术

技术编号:43332872 阅读:16 留言:0更新日期:2024-11-15 20:29
本发明专利技术提供了一种共价三嗪框架/碱式铋盐复合物用于电催化产双氧水的制备方法。将2,2'‑联吡啶的多孔共价三嗪框架和可溶性铋盐先后分散在非水极性溶剂中,然后加入一定量的弱酸调节体系的pH值,在一定温度下进行螯合和铋盐水解反应,最后经过滤、洗涤、干燥后,得到在共价三嗪框架内孔内螯合碱式铋盐的目标产物。共价三嗪框架/碱式铋盐复合物的制备工艺简单,对环境的污染小,共价三嗪框架/碱式铋盐复合物具有优良的电催化氧气还原为双氧水的性能。展现出90~95%的二电子选择性和较高的反应活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电催化剂的制备,应用于以电催化产双氧水代表的绿色工业合成等领域。


技术介绍

1、过氧化氢(h2o2)是一种重要的化工产品,具有活性氧占比高、氧化性强和绿色环保等优点,在化工合成、纸张漂白、废水处理、消毒杀菌以及燃料电池等诸多领域具有广泛的应用。目前工业上制备过氧化氢一般采用蒽醌法,该方法具有高能耗、高污染等缺点,且需要使用氢气作为氢源,不能满足绿色可持续发展的要求。相比之下,电催化两电子氧还原反应(2e-orr)能够以水中的质子作为氢的来源,在电能的驱动下实现过氧化氢合成,节能环保,具有极大的发展潜力,因此2e-orr电合成过氧化氢受到了广泛的关注。在2e-orr反应过程中,催化剂发挥着非常关键的作用,高效的催化剂能够有效降低反应的过电位,提高反应的活性和选择性。共价三嗪框架(ctfs)是一种具有三嗪环的含氮芳香族聚合物框架,高度多孔的特性使其自身具有足够大的比表面积,由此为铋盐提供了大量的吸附位点,出色的稳定性赋予了ctfs作为orr电催化剂基底材料的巨大潜力。据报道金属铋纳米粒子对2e-orr有很高的选择性(大于96%)、超高的动力学电流密度(0.65 v时为3.8 ma cm-2)和良好的稳定性(joule ,2023,7, 1–13),但该报道中采用热解的策略制备催化剂,所用制备工艺较为复杂,反应条件较为苛刻;相比之下,本专利技术选取溶剂热法,不仅制备工艺操作简单、制备条件温和、而且一步即可得到目标产物。


技术实现思路

1、针对上述技术问题,本专利技术提供了一种共价三嗪框架(ctf)/碱式铋盐复合物用于电催化产双氧水的制备方法,包括以下步骤:

2、第一步:将共价三嗪框架ctf和可溶性铋盐均匀的分散在非水极性溶剂中,得到分散液。选取非水极性溶剂是由于可溶性铋盐在水溶液中会迅速产生沉淀,阻碍了自身与ctf的复合,在非水极性溶剂中能很好的避免这个问题。非水极性溶剂包括甲醇、四氢呋喃、n-n二甲基甲酰胺(dmf)等。

3、在一些实施例中ctf和可溶性铋盐的质量比为1:0.5~1:2,ctf在非水极性溶剂的分散度为1~3 mg ml-1。

4、所述ctf为[2,2'-联吡啶基]-5,5'-二基甲醇,苯单体联苯-4,4'-二甲脒或对苯二甲脒混合后,加入碳酸铯,经沉淀后,所得固体产物经洗涤、冷冻干燥所得。

5、在一些实施例中[2,2'-联吡啶基]-5,5'-二基甲醇与苯单体联苯-4,4'-二甲脒或对苯二甲脒的摩尔比为1:2-5。

6、所述的可溶性铋盐包括硝酸铋五水合物、乙酸铋、硫酸铋和氯化铋等。

7、第二步:将上述分散液加入ph值调节剂(螯合剂),超声均匀后,进行升温搅拌反应。

8、所述分散液的ph值为3~6,所采用的ph值调节剂(又可以称之为螯合剂)是指一些弱酸如乙酸、丙二酸、草酸等,浓度为1-10 mol l-1。

9、本专利技术中ph值调节剂与螯合剂是同一种,加入ph值调节剂(螯合剂)的作用是为了营造弱酸性的反应环境,同时其自身具有负电性的特性,且ctf中含有大量的n结合位点,整个环境显负电性,因此作为正电性的可溶性铋盐能很好的与ctf和螯合剂复合。

10、加热温度为30~100 ℃,时间为6~24 h。

11、第三步:经过滤、洗涤、干燥,得到催化剂。

12、在一些实施例中,选取非水极性溶剂如甲醇、四氢呋喃、n-n-二甲基甲酰胺(dmf)等一种或多种反复洗涤至少三次,过滤后将样品放入真空干燥箱中干燥6~24 h后,得到催化剂。

13、所述的制备方法制备得到的共价三嗪框架/碱式铋盐复合物作为电催化产双氧水的催化剂中的应用。该制备方法工艺简单,对环境的污染小,共价三嗪框架/碱式铋盐复合物具有优良的电催化氧气还原为双氧水的性能。展现出90 ~ 95%的二电子选择性和较高的反应活性。

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【技术保护点】

1.共价三嗪框架/碱式铋盐复合物的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S1中所述CTF和可溶性铋盐的质量比为1:0.5~1:2,CTF在非水极性溶剂的分散度为1~3 mg mL-1。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述CTF为[2,2'-联吡啶基]-5,5'-二基甲醇,苯单体联苯-4,4'-二甲脒或对苯二甲脒混合后,加入碳酸铯,经沉淀后,所得固体产物经洗涤、冷冻干燥所得。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的可溶性铋盐包括硝酸铋五水合物、乙酸铋、硫酸铋或氯化铋中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,非水极性溶剂包括甲醇、四氢呋喃、或N-N二甲基甲酰胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S2中分散液的pH值为3~6,所采用的pH值调节剂包括乙酸、丙二酸、草酸中的任意一种,浓度为1-10 mol L-1。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S2中,加热温度为30~100 ℃,时间为6~24 h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的共价三嗪框架/碱式铋盐复合物作为电催化产双氧水的催化剂中的应用。

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【技术特征摘要】

1.共价三嗪框架/碱式铋盐复合物的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s1中所述ctf和可溶性铋盐的质量比为1:0.5~1:2,ctf在非水极性溶剂的分散度为1~3 mg ml-1。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述ctf为[2,2'-联吡啶基]-5,5'-二基甲醇,苯单体联苯-4,4'-二甲脒或对苯二甲脒混合后,加入碳酸铯,经沉淀后,所得固体产物经洗涤、冷冻干燥所得。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的可溶性铋盐包括硝酸铋五水合物、乙酸铋、硫酸铋...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄妞王凤毅吴明珠叶立群
申请(专利权)人:三峡大学
类型:发明
国别省市:

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