一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

技術(shù)編號：44443382 閱讀：5 留言：0更新日期：2025-02-28 18:50

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用，其屬于等離子體放電及催化技術(shù)領(lǐng)域，其中，復(fù)合催化劑的制備方法包括以下步驟：將三聚氰胺加熱至500?540℃進行熱處理，然后進行冷卻，得到石墨相氮化碳；將石墨相氮化碳和中?四(4?羧基苯基)卟吩進行混合，并加熱至280?320℃進行熱處理，然后進行冷卻，得到復(fù)合催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)通過非共價修飾，將中?四(4?羧基苯基)卟吩通過π?π堆積作用與石墨相氮化碳發(fā)生相互作用，形成穩(wěn)定的復(fù)合體系；該復(fù)合催化劑能夠顯著提升氧氣的吸附和活化能力，延長溶液等離子體放電時間，相比于單一的石墨相氮化碳催化劑，可極大地提高過氧化氫的產(chǎn)量。

全部詳細技術(shù)資料下載

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及等離子體放電及催化，具體是一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)介紹

1、溶液等離子體催化在從h2o和o2中實現(xiàn)h2o2的原位可持續(xù)合成方面具有巨大的應(yīng)用潛力。該技術(shù)以環(huán)保和高效的方式生產(chǎn)h2o2，并具有反應(yīng)速率快的優(yōu)勢。在以往報道的工作中(pnas,2024,121,e2410504121)，氮化碳(c3n4)可促進溶液等離子體催化合成h2o2。但是，單一的c3n4體系仍受到放電不持續(xù)及過氧化氫濃度累積的限制，通常放電僅能持續(xù)1個小時左右，過氧化氫濃度僅能累積到2毫摩爾每升左右。

2、將催化劑與光敏劑復(fù)合是提高o2的活化，是制備過氧化氫的一種有效的策略，利用復(fù)合物中的光敏劑和催化劑之間的能量傳遞效應(yīng)可改善其產(chǎn)生單線態(tài)氧的能力。卟啉是一個高度共軛的體系，較高的π電子離域程度為共價有機框架之間的電子傳遞和能量轉(zhuǎn)移提供了良好的途徑。同時，卟啉具有優(yōu)異的光吸收能力，在可見光和近紅外區(qū)域表現(xiàn)出高吸收系數(shù)，這意味著它能夠更高效的利用溶液等離子體中的光子和電子。

3、目前，使用卟啉對c3n4的共價/非共價修飾已經(jīng)有了許多報道，共價功能化通常是通過與c3n4的表面功能化的化學(xué)鍵合來進行的，非共價功能化則包括π-π堆疊相互作用和靜電相互作用。然而，目前大多數(shù)的研究只是利用卟啉修飾c3n4來拓展其光響應(yīng)范圍以及促進表面電子轉(zhuǎn)移，且在催化方面都是通過光催化的手段制備過氧化氫，而適合于溶液等離子體催化方面的氮化碳/卟啉復(fù)合體系仍處于研究空白。

技術(shù)實現(xiàn)思路</p>

1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)實施例提供如下技術(shù)方案：

3、一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其包括以下步驟：

4、將三聚氰胺加熱至500-540℃進行熱處理，然后進行冷卻，得到石墨相氮化碳；

5、將石墨相氮化碳和中-四(4-羧基苯基)卟吩進行混合，并加熱至280-320℃進行熱處理，然后進行冷卻，得到復(fù)合催化劑。

6、優(yōu)選地，將三聚氰胺加熱至500-540℃進行熱處理的步驟，具體包括：

7、將三聚氰胺置于空氣中，以3-7℃/min的升溫速率加熱至500-540℃進行熱處理。

8、優(yōu)選地，將石墨相氮化碳和中-四(4-羧基苯基)卟吩進行混合，并加熱至280-320℃進行熱處理的步驟，具體包括：

9、將石墨相氮化碳和中-四(4-羧基苯基)卟吩進行混合和研磨處理，接著將所得粉末置于保護性氣氛下，以3-7℃/min的升溫速率加熱至280-320℃進行熱處理。

10、優(yōu)選地，所述保護性氣氛為氮氣氣氛。

11、優(yōu)選地，所述石墨相氮化碳與中-四(4-羧基苯基)卟吩的質(zhì)量比為200:(5-50)。

12、本專利技術(shù)實施例的另一目的在于提供一種采用上述制備方法制得的溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑。

13、本專利技術(shù)實施例的另一目的在于提供一種上述的復(fù)合催化劑在溶液等離子體制備過氧化氫中的應(yīng)用。

14、本專利技術(shù)通過非共價修飾，將中-四(4-羧基苯基)卟吩與石墨相氮化碳復(fù)合，形成氮化碳/卟啉復(fù)合催化劑；中-四(4-羧基苯基)卟吩通過π-π堆積作用與石墨相氮化碳發(fā)生相互作用，形成穩(wěn)定的復(fù)合體系；該復(fù)合催化劑能夠顯著提升氧氣的吸附和活化能力，延長溶液等離子體放電時間至9小時，并累積獲得32mm的過氧化氫，相比于單一的石墨相氮化碳催化劑，極大地提高了過氧化氫的產(chǎn)量(由2mm提升至32mm)；這一成果克服了現(xiàn)有技術(shù)中放電不持續(xù)和過氧化氫累積濃度低的瓶頸問題。

本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

1.一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，將三聚氰胺加熱至500-540℃進行熱處理的步驟，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，將石墨相氮化碳和中-四(4-羧基苯基)卟吩進行混合，并加熱至280-320℃進行熱處理的步驟，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，所述保護性氣氛為氮氣氣氛。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，所述石墨相氮化碳與中-四(4-羧基苯基)卟吩的質(zhì)量比為200:(5-50)。

6.一種采用權(quán)利要求1-5中任一項所述制備方法制得的溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑。

7.一種如權(quán)利要求6所述的復(fù)合催化劑在溶液等離子體制備過氧化氫中的應(yīng)用。

【技術(shù)特征摘要】

1.一種溶液等離子體催化用復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王長華，張昕彤，梁爽，劉益春，
申請(專利權(quán))人：東北師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：

全部詳細技術(shù)資料下載我是這個專利的主人

相關(guān)技術(shù)

網(wǎng)友詢問留言已有0條評論

還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。

發(fā)布您的意見

相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)