【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电催化材料领域，特别涉及一种采用寡层石墨烯包裹ni催化剂电催化氧还原制备过氧化氢的方法。
技术介绍
1、过氧化氢（h2o2）被公认为世界上最重要的100种化学品之一。因其氧化性与还原性兼具而广泛应用于化学品合成、医药制备、工业漂白、军工、食品和环境等多个领域，使用后无二次污染，被定义为绿色化工产品。目前超过95%的过氧化氢是利用蒽醌法以浓缩形式生产（参见：catal. sci. technol. 2016, 6 (6), 1593-1610），工业合成步骤包括加氢、o2氧化蒽醌和萃取纯化等，多步骤合成过程推高能源消耗和生产成本。并且生产过程中涉及使用有毒添加剂如酸助剂与卤素离子。此外，现阶段工业应用中大量消耗的过氧化氢为质量分数30%的水溶液，浓缩纯化过氧化氢过程也会产生大量废物，产品分销过程也存在储存和运输的安全问题。因此，降低过氧化氢的运输成本，开发一种经济、绿色、高效和可持续的方法生产过氧化氢迫在眉睫。
2、近年来，随着可再生能源发电的广泛应用，电化学合成过氧化氢（通过输入可再生电力电催化2e--orr合成过氧化氢）受到了广泛的关注。这种电化学方法以氧或水为原料，只产生水作为副产物，具有环境友好性和较高的原子效率，为原位生产过氧化氢提供了绿色、经济和可持续发展的途径。目前大量的研究仍集中于碱性环境下的电催化氧还原制备过氧化氢（参见：cn 115505957 a、cn 117144395 a）。但在实际应用中，酸性环境生产过氧化氢的方案更具价值。首先，过氧化氢的酸离解常数（pka=11.7）导致其在
3、然而，对于酸性环境中电化学氧还原制备过氧化氢，目前所报道的多为贵金属基催化剂，如pt、pd等。虽然这些催化剂具有高活性与高选择性，但贵金属的稀缺性与高昂的价格极大影响了其实际工业应用。近年来，具有成本低、导电性好、可修饰性强等优点的碳材料，在电催化氧还原制备过氧化氢领域受到了广泛关注。cn 116043266 a公开了一种以mof作为前驱体和模板，通过高温退火、同步硒化和磷化的方法合成的copse/c催化剂，其在以0.1m hclo4为电解液，电位范围为0.0～0.5v（vs. rhe）的条件下，对过氧化氢的选择性约为80％。cn 114892197 a公开了一系列碳材料负载过渡金属催化剂，其中最优催化剂（碳黑负载的co）在以0.1m hclo4为电解液，电位范围为0.0～0.6v（vs. rhe）的条件下，对过氧化氢的选择性约为90％，并且可稳定运行15 h。结合上述研究报道，目前酸性体系下电化学氧还原生产过氧化氢的选择性仍有提升空间。因此，开发一种廉价、高效、稳定的催化剂对实现电化学制备过氧化氢工业过程具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种电催化氧还原制备过氧化氢的方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电催化氧还原制备过氧化氢的方法，将寡层石墨烯包裹ni催化剂分散在溶剂中并滴在旋转环盘玻碳电极的表面，干燥后作为工作电极用于电催化氧还原反应制备过氧化氢。
3、进一步的，寡层石墨烯包裹ni催化剂为ni颗粒包裹在寡层石墨烯内部，其中ni颗粒大小为1～50纳米，质量含量为5%～90%, 寡层石墨烯层数为1～3层。
4、进一步的，寡层石墨烯包裹ni催化剂采用金属盐、有机胺、碳源为原料经水热处理得到前驱体，将前驱体置于n2气氛中焙烧后经硫酸溶液处理制得。
5、进一步的，金属盐为醋酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或两种以上的混合物；有机胺为乙醇胺、尿素、双氰胺、六亚甲基四胺中的一种或两种以上的混合物；所述碳源为糠醛、糠醇、甘油、葡萄糖、果糖、乳糖中的一种或两种以上的混合物。
6、进一步的，金属盐、有机胺、碳源的摩尔比为1:（0.5~2.0）:（2.5~5.5）。
7、进一步的，水热处理的反应条件为100~180℃处理2.0~24.0h；焙烧的条件为3.0~5.0 ℃/min升温至400~800 ℃，保持2.0~8.0 h；硫酸溶液的浓度为0.1~2.0 m，温度为25~80 ℃，处理时间为2.0~24.0 h。
8、进一步的，溶剂为异丙醇与5 wt% nafion的混合溶液，寡层石墨烯包裹ni催化剂在溶剂中的浓度为2.5 mg/ml。
9、进一步的，电催化氧还原反应的电解液为0.1 m hclo4溶液，盘电极上的测试电位为0~0.9 v（vs. rhe），环电极上的测试电位为1.2 v（vs. rhe）。
10、本专利技术采用寡层石墨烯包裹ni催化剂电催化氧还原生产过氧化氢，该催化剂的制备方法简单易实施、原材料廉价易得，该催化路线环境友好、条件温和、可控性强、利用可再生能源、经济效益高。所得寡层石墨烯包裹ni催化剂成本低且在酸性环境下电催化氧还原制备双氧水过程中具有优异的选择性与稳定性，对酸性环境下电化学制备过氧化氢的工业化具有重要意义。
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1.一种电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：将寡层石墨烯包裹Ni催化剂分散在溶剂中并滴在旋转环盘玻碳电极的表面，干燥后作为工作电极用于电催化氧还原反应制备过氧化氢。
2.根据权利要求1所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述寡层石墨烯包裹Ni催化剂为Ni颗粒包裹在寡层石墨烯内部，其中Ni颗粒大小为1～50纳米，质量含量为5%～90%, 寡层石墨烯层数为1～3层。
3.根据权利要求2所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述寡层石墨烯包裹Ni催化剂采用金属盐、有机胺、碳源为原料经水热处理得到前驱体，将前驱体置于N2气氛中焙烧后经硫酸溶液处理制得。
4.根据权利要求3所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述金属盐为醋酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或两种以上的混合物；有机胺为乙醇胺、尿素、双氰胺、六亚甲基四胺中的一种或两种以上的混合物；所述碳源为糠醛、糠醇、甘油、葡萄糖、果糖、乳糖中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求3所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述金属
6.根据权利要求3所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述水热处理的反应条件为100~180℃处理2.0~24.0h；焙烧的条件为3.0~5.0 ℃/min升温至400~800℃，保持2.0~8.0 h；硫酸溶液的浓度为0.1~2.0 M，温度为25~80 ℃，处理时间为2.0~24.0h。
7.根据权利要求1所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述溶剂为异丙醇与5 wt% Nafion的混合溶液，寡层石墨烯包裹Ni催化剂在溶剂中的浓度为2.5 mg/mL。
8.根据权利要求1所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述电催化氧还原反应的电解液为0.1 M HClO4溶液，盘电极上的测试电位为0~0.9 V（vs. RHE），环电极上的测试电位为1.2 V（vs. RHE）。
...【技术特征摘要】
1.一种电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：将寡层石墨烯包裹ni催化剂分散在溶剂中并滴在旋转环盘玻碳电极的表面，干燥后作为工作电极用于电催化氧还原反应制备过氧化氢。
2.根据权利要求1所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述寡层石墨烯包裹ni催化剂为ni颗粒包裹在寡层石墨烯内部，其中ni颗粒大小为1～50纳米，质量含量为5%～90%, 寡层石墨烯层数为1～3层。
3.根据权利要求2所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述寡层石墨烯包裹ni催化剂采用金属盐、有机胺、碳源为原料经水热处理得到前驱体，将前驱体置于n2气氛中焙烧后经硫酸溶液处理制得。
4.根据权利要求3所述的电催化氧还原制备过氧化氢的方法，其特征在于：所述金属盐为醋酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或两种以上的混合物；有机胺为乙醇胺、尿素、双氰胺、六亚甲基四胺中的一种或两种以上的混合物；所述碳源为糠醛、糠醇、甘油、葡萄糖、果糖、乳糖中的一种或两种以上的混合物。
...【专利技术属性】
技术研发人员：郭学锋，张元森，谢欣然，陈善勇，杨双双，陈博文，蒋聪研，赵兵，刘立鹏，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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