【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及一種負載金屬鈀和硫的碳基催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口持續(xù)性增長，世界能源危機日益加重。新能源的開發(fā)和能源的充分利用是解決能源問題的關(guān)鍵。化學(xué)品的生產(chǎn)是能源消耗的重要源頭之一，過氧化氫是全球100種最重要的化學(xué)品之一，因此，過氧化氫的高能效、持續(xù)性生產(chǎn)是亟待研究的問題之一。電化學(xué)合成法在過氧化氫的多種合成方法中擁有能量效率高、生產(chǎn)危險低、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點，并且可以連續(xù)、小規(guī)模、分散的生產(chǎn)，用途廣泛。
2、電化學(xué)合成過氧化氫主要是利用陰極氧還原法，電化學(xué)陰極氧還原存在兩個過程：二電子過程和四電子過程。對于氧氣還原反應(yīng)(oxygen?reduction?reaction,orr)，氧氣分子首先被吸附到活性位點上，然后形成中間體ooh，之后的一步，則根據(jù)活性位點與氧氣分子的結(jié)合能力的強弱選擇性的發(fā)生反應(yīng)。若o-o鍵斷裂則進行四電子過程，形成的oh與h結(jié)合，生成水。若未斷裂，則中間體ooh與一個h結(jié)合，生成過氧化氫。對于過氧化氫的電合成，若活性位點的催化活性過弱，則難以形成中間體ooh；若催化活性過強，則o-o鍵斷裂。因此，為抑制副反應(yīng)產(chǎn)物水的生成，制備出與氧分子結(jié)合能力適當(dāng)?shù)碾姶呋踹€原材料對于過氧化氫的高效電合成具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種負載金屬鈀和硫的碳基催化劑及其制備方法和應(yīng)用，本專利技術(shù)的催化劑用于電催化氧還原反應(yīng)制備過氧化氫具有優(yōu)異的催化活性，對過氧化氫的選擇性較高。
2、為了實現(xiàn)
3、可選地，以所述催化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硫的含量為0.2-5.0重量％，所述鈀的含量為0.2-5.0重量％。
4、可選地，所述催化劑的介孔孔體積占總孔體積的75.0-99.0％，微孔孔體積占總孔體積的1.0-25.0％。
5、本專利技術(shù)第二方面提供一種制備本專利技術(shù)第一方面提供的催化劑的方法，該方法包括：
6、s1、將多孔碳材料和硫的前驅(qū)體混合，將得到的混合物在惰性氣氛中進行熱處理，得到硫修飾的碳材料；
7、s2、將硫修飾的碳材料、鈀的前驅(qū)體和水混合，采用紫外線照射得到的混合物，取出固體產(chǎn)物。
8、可選地，步驟s2中，所述硫修飾的碳材料和所述鈀的前驅(qū)體用量的重量比為100：(0.2-5)；所述紫外線照射采用的紫外燈的功率為200-2000w，光照時間為1-5h，氣氛為惰性氣氛。
9、可選地，步驟s1中，所述多孔碳材料與所述硫的前驅(qū)體用量的摩爾比為3：1-1：3；所述熱處理的條件包括：溫度為500-1200℃，時間為1-5小時。
10、可選地，所述多孔碳材料選自vulcan-x72、bp2000、科琴黑、乙炔黑和石墨化炭黑的一種或幾種；
11、所述硫的前驅(qū)體選自為硫脲、硫代乙酰胺、二丙基二硫醚、二苯二硫醚和二烯丙基二硫醚的一種或幾種；
12、所述鈀的前驅(qū)體為硝酸鈀、氯化鈀、硫酸鈀和二亞硝基二氨鈀中的一種或幾種。
13、可選地，該方法還包括：將多孔碳材料進行酸洗除雜和水洗后再與所述硫的前驅(qū)體混合；所述酸洗采用的酸為硝酸、硫酸和鹽酸中的一種或幾種，所述酸的濃度為0.5-5.0mol/l。
14、可選地，步驟s2中，所述的將硫修飾的碳材料、鈀的前驅(qū)體和水混合包括：將所述硫修飾的碳材料和水混合后進行超聲分散，將分散后混合物與鈀的前驅(qū)體混合。
15、本專利技術(shù)第三方面提供一種本專利技術(shù)第一方面提供的催化劑在酸性介質(zhì)中的電催化氧還原反應(yīng)中的應(yīng)用。
16、通過上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)的催化劑中金屬鈀以單原子或小團簇鈀的形式負載于多孔碳材料上，催化劑具有豐富的界面結(jié)構(gòu)、豐富的微孔和介孔結(jié)構(gòu)，利于電解液與活性位點的充分接觸和傳質(zhì)過程的進行。使得催化劑具有良好的氧化還原性能，對過氧化氫的選擇性較高。
17、本專利技術(shù)的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種負載金屬鈀和硫的碳基催化劑，所述催化劑含有多孔碳材料、硫和鈀，以所述催化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硫的含量為0.2-5.0重量％，所述鈀的含量為0.2-5.0重量％；所述鈀以單原子鈀和/或團簇鈀的形式負載于所述多孔碳材料上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其中，以所述催化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硫的含量為0.4-4.0重量％，所述鈀的含量為0.3-3.0重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其中，所述催化劑的介孔孔體積占總孔體積的75.0-99.0％，微孔孔體積占總孔體積的1.0-25.0％。
4.一種制備權(quán)利要求1-3中任意一項所述的催化劑的方法，該方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟S2中，所述硫修飾的碳材料和所述鈀的前驅(qū)體用量的重量比為100：(0.2-5)；所述紫外線照射采用的紫外燈的功率為200-2000W，光照時間為1-5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟S1中，所述多孔碳材料與所述硫的前驅(qū)體用量的摩爾比為3：1-1：3；所述熱處理的條件包括：溫度為500-1200℃，時間
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述多孔碳材料選自Vulcan-X72、BP2000、科琴黑、乙炔黑和石墨化炭黑的一種或幾種；
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，該方法還包括：將多孔碳材料進行酸洗除雜和水洗后再與所述硫的前驅(qū)體混合；所述酸洗采用的酸為硝酸、硫酸和鹽酸中的一種或幾種，所述酸的濃度為0.5-5.0mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟S2中，所述的將硫修飾的碳材料、鈀的前驅(qū)體和水混合包括：將所述硫修飾的碳材料和水混合后進行超聲分散，將分散后混合物與鈀的前驅(qū)體混合。
10.權(quán)利要求1-3中任意一項所述的催化劑在酸性介質(zhì)中的電催化氧還原反應(yīng)中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種負載金屬鈀和硫的碳基催化劑，所述催化劑含有多孔碳材料、硫和鈀，以所述催化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硫的含量為0.2-5.0重量％，所述鈀的含量為0.2-5.0重量％；所述鈀以單原子鈀和/或團簇鈀的形式負載于所述多孔碳材料上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其中，以所述催化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硫的含量為0.4-4.0重量％，所述鈀的含量為0.3-3.0重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其中，所述催化劑的介孔孔體積占總孔體積的75.0-99.0％，微孔孔體積占總孔體積的1.0-25.0％。
4.一種制備權(quán)利要求1-3中任意一項所述的催化劑的方法，該方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟s2中，所述硫修飾的碳材料和所述鈀的前驅(qū)體用量的重量比為100：(0.2-5)；所述紫外線照射采用的紫外燈的功率為200-2000w，光照時間為1-5h。
<...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張正平，苗杰，劉鵬東，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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