【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及过氧化氢绿色合成，尤其是指一种氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、过氧化氢是一种重要的化学试剂和工业产品，在很多领域都有广泛的应用。过氧化氢是一种无色液体，具有强氧化性和弱酸性，常被用作漂白剂、化工原料、消毒剂及净水剂等。在废水处理和污染治理种，过氧化氢作为强氧化剂能够降解水体中有机污染物，且其本身副产物仅为水，是一种绿色环保的氧化剂。全球对过氧化氢的需求量正稳步增长，主要集中在环境友好型技术的应用、对清洁及消毒需求的增加，以及在电子、造纸和水处理等行业中的广泛用途。
2、目前，全球范围内约95%以上的过氧化氢是通过蒽醌法产生的，蒽醌法利用蒽醌分子作为循环载体，通过催化氢化和氧化反应生成过氧化氢。在该过程中，蒽醌分子可以多次循环使用且化学反应选择性高，且生成的过氧化氢产纯度较高，适合多种工业应用。然而，蒽醌法能源消耗较大、设备成本高且操作复杂。该方法中的氢化和氧化过程需要高温高压且涉及到氢气的使用，同时该方法工艺过程需要严格控制反应条件，技术要求高。在全球对气候变暖及能源短缺日益关注的背景下，迫切需要开发一种绿色、高效且可持续的过氧化氢生产技术。
3、太阳能是一种清洁能源，也是地球能源的主要输入来源。直接开发和利用可再生的太阳能，不仅能够有效满足能源需求，还可以避免因化石能源过度使用而引发的可持续性发展挑战及环境问题。基于光催化的过氧化氢生成技术是一种以半导体光催化剂为媒介，氧气和水为原料，太阳能为能量来源的绿色可持续过氧化氢生成技术。该技术不
4、基于以上背景，如何设计开发一种高效半导体催化剂，其具有高效活化氧气的活性位点且能够促进过氧化氢中间体质子化的活性位点，是实现高效光催化过氧化氢生成的关键。该催化剂材料的设计与合成方法的开发将产生重大能源及环境意义，同时具有巨大商业化前景。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料及其制备方法与应用。本专利技术利用还原剂诱导金属氧化物晶格氧脱离并形成大量氧缺陷于金属氧化物材料表面，同时溶剂热反应条件使大量brønsted酸位点修饰于具有氧缺陷的金属氧化物表面。
2、本专利技术的第一个目的在于提供一种氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料，包括纳米尺寸且含有晶型结构的金属氧化物，所述金属氧化物表面存在大量氧缺陷，所述金属氧化物的晶型结构的表面存在大量brønsted酸位点，氧缺陷和brønsted酸位点所属临近位点。
3、在本专利技术的一些实施例中，所述brønsted酸位点包括结晶水和/或羟基官能团。
4、在本专利技术的一些实施例中，所述金属氧化物材料中的金属氧化物选自wo3、tio2、sno2、cuo、zno和/或bi2o3。
5、本专利技术的第二个目的在于提供一种所述的氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料的制备方法，包括以下步骤：
6、提供一种金属盐溶液，并调节金属盐溶液的ph值至2.0 ~ 10.0；
7、将还原剂加入金属盐溶液中，并进行溶剂热反应，得到所述氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述金属盐溶液的浓度为2.0~100.0 mmol/l；
9、调节金属盐溶液的ph值使用酸溶液或碱溶液；
10、所述酸溶液浓度为0.1 ~ 1.0 mol/l；
11、所述碱溶液的浓度为0.1 ~ 1.0 mol/l。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述金属盐溶液中金属盐选自na2wo4、ti(so4)2、sncl4·h2o、cu(no3)·3h2o、zn(ch3coo)2·2h2o、bi(no3)3·5h2o中的一种；
13、所述金属盐溶液的溶剂选自水、乙醇或n，n-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
14、在本专利技术的一些实施例中，所述还原剂选自葡萄糖和/或果糖；所述还原剂的投加量为1.0 ~ 20.0 mmol/l。
15、在本专利技术的一些实施例中，溶剂热反应的温度为120 ~ 200℃，反应时间为16 ~24 h。
16、本专利技术的第三个目的在于提供所述氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料在光催化分子氧活化转换中的应用。
17、在本专利技术的一些实施例中，所述分子氧活化转化的产物为过氧化氢。
18、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
19、(1)基于光催化生成过氧化氢的反应具有绿色可持续且低成本的优势。本专利技术中仅以太阳光为能量输入，且氧气和水作为原料，在氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料催化下产生过氧化氢。该过程绿色环保且原料来源广泛，实现了常温常压过氧化氢的制备。同时，相比传统蒽醌法，该体系不需要较大的设备工艺投入及严格的操作流程。
20、(2)本专利技术所述的氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料因其具有大量的氧缺陷而具备了更广谱的光吸收能力及光生载流子分离能力，提高了光催化效率。同时，氧缺陷作为分子氧活性位点吸附并活化分子氧，诱导分子氧高效的活化并转化为过氧化氢中间体超氧自由基。同时，本专利技术所述的氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料因其具有大量的brønsted酸位点，基于brønsted酸位点的氢键作用辅助促进水分子活化产生大量质子，进而促进了超氧自由基质子化过程以产生过氧化氢。brønsted酸位点的存在提高了生成过氧化氢的选择性同时还促进了产生的过氧化氢脱附，抑制过氧化氢降低，最终提高过氧化氢的产率。
21、(3)本专利技术所述的氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料包含但不限于wo3、tio2、sno2、cuo、zno和/或bi2o3，因而具有一定的普适性。能够将廉价易得的金属氧化物调控成为光催化过氧化氢生成的催化剂。同时，该体系不受限于场地，能够在所需过氧化氢产地进行原为生成并原位利用。
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1.一种氧缺陷结合Brønsted酸位点的金属氧化物材料，其特征在于，包括纳米尺寸且含有晶型结构的金属氧化物，所述金属氧化物表面存在氧缺陷，所述金属氧化物的晶型结构的表面存在Brønsted酸位点。
2.根据权利要求1所述氧缺陷结合Brønsted酸位点的金属氧化物材料，其特征在于，所述Brønsted酸位点包括结晶水和/或羟基官能团。
3.根据权利要求1所述氧缺陷结合Brønsted酸位点的金属氧化物材料，其特征在于，所述金属氧化物材料中的金属氧化物选自WO3、TiO2、SnO2、CuO、ZnO和/或Bi2O3。
4.一种如权利要求1~3任一项所述的氧缺陷结合Brønsted酸位点的金属氧化物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为2.0~100.0mmol/L；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液中金属盐选自Na2WO4、Ti(SO4)2、SnCl4·H2O、Cu(NO3)·3H2O、Zn(CH3COO)2·2H2O、B
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂选自葡萄糖和/或果糖；所述还原剂的投加量为1.0 ~ 20.0 mmol/L。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，溶剂热反应的温度为120 ~ 200℃，反应时间为16 ~ 24 h。
9.权利要求1~3任一项所述氧缺陷结合Brønsted酸位点的金属氧化物材料在光催化分子氧活化转换中的应用。
10.根据权利要求9中所述应用，其特征在于，所述分子氧活化转化的产物为过氧化氢。
...【技术特征摘要】
1.一种氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料，其特征在于，包括纳米尺寸且含有晶型结构的金属氧化物，所述金属氧化物表面存在氧缺陷，所述金属氧化物的晶型结构的表面存在brønsted酸位点。
2.根据权利要求1所述氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料，其特征在于，所述brønsted酸位点包括结晶水和/或羟基官能团。
3.根据权利要求1所述氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料，其特征在于，所述金属氧化物材料中的金属氧化物选自wo3、tio2、sno2、cuo、zno和/或bi2o3。
4.一种如权利要求1~3任一项所述的氧缺陷结合brønsted酸位点的金属氧化物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为...
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