一种Co/Ni复合析氯催化剂、制备方法及其应用

本发明属于电化学析氯法防污领域，尤其涉及一种co/ni复合析氯催化剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、生物污损对海洋中应用的光学仪器产生很严重的影响，如干扰图像的采集与传输、降低数据采集精度等，因此，其防护至关重要。目前应用于光学传感器的防污策略主要有机械方法、防污涂层和紫外线抗菌方法等。然而，上述几种方法都有其缺点。比如，机械设备需要定期维护，清洗过程可能会损坏光学仪器。三丁基锡(tbt)等防污涂料已被证明有效使用期长。然而，它们对海洋生态系统的破坏不容忽视，国际海事组织已经禁止了tbt的使用。紫外抑菌法是光学仪器防污的潜在应用方法，但水中悬浮物对紫外杀菌有较大影响且紫外灯套管容易结垢。因此，电解海水产生的活性氯已广泛应用于生物防污。原位制氯的优点之一是生产成本低。

2、目前，海水电解常用的催化剂多为贵金属阳极，尤其是含铱、钌的尺寸稳定阳极(dsa)，但是其成本高、析氯选择性较差，随着析氯反应(cer)的发生，会触发析氧反应(oer)。因此，低成本、高性能的cer催化剂是非常需要的。

技术实现思路

1、本发明针对上述传统析氯催化剂存在成本高、析氯选择性差的技术问题，提出一种co/ni复合析氯催化剂、制备方法及其应用，该co/ni复合析氯催化剂具有良好的稳定性、高选择性，co基催化剂在电化学析氯法防污方面具有广阔的应用前景。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种co/ni复合析氯催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将1,4-对苯二甲酸、三乙胺盐酸盐、cono3·6h2o以及nino3·6h2o溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，制备得到电解液；

5、所述电解液进行电沉积反应，在该过程中电解液剧烈搅拌，所述1,4-对苯二甲酸和三乙胺盐酸盐常温反应生成mof材料，再将co2+和ni2+包裹于所述mof材料中，制备得到沉积物，室温条件下自然晾干；

6、晾干后的沉积物经过高温焙烧后，制备得到所述co/ni复合析氯催化剂。

7、在一实施方式中，在所述电解液中，所述1,4-对苯二甲酸的浓度为15-45mm、三乙胺盐酸盐的浓度为10-30mm；

8、在所述电解液中，所述cono3·6h2o和nino3·6h2o的比例为1:1，其中，所述nino3·6h2o的浓度为50-150mm。

9、在一实施方式中，所述电沉积反应的电压为-1.3v～-2.0v，沉积时间为10-15min。

10、在一实施方式中，所述高温焙烧的温度为300-400℃，时长为8-12h。

11、一种co/ni复合析氯催化剂，利用上述任一实施方式所述的制备方法制备得到。

12、在一实施方式中，该co/ni复合析氯催化剂作为阳极，其作为催化剂阳极电解海水制氯，用于杀灭海水中的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。

13、在一实施方式中，该co/ni复合析氯催化剂作为阳极，其作为催化剂阳极电解海水制氯，用于水下光学窗口防污。

14、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

15、1、本发明提出一种co/ni复合析氯催化剂的制备方法，1,4-对苯二甲酸和三乙胺盐酸盐先在常温反应生成mof材料，再将co2+和ni2+包裹于mof材料中，得到co/ni复合的mof材料，该材料再经过高温焙烧之后形成co3o4和nio，其中co3o4起到催化作用，nio起到辅助作用，在双重作用下，该co/ni复合析氯催化剂作为阳极，其作为催化剂阳极电解海水制氯，用于杀灭海水中的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，进而实现水下光学窗口防污；

16、2、本发明提出一种co/ni复合析氯催化剂，该催化剂具有良好的稳定性、高选择性且成本低的特点。

技术特征：

1.一种co/ni复合析氯催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种co/ni复合析氯催化剂的制备方法，其特征在于，在所述电解液中，所述1,4-对苯二甲酸的浓度为15-45mm、三乙胺盐酸盐的浓度为10-30mm；

3.根据权利要求1所述的一种co/ni复合析氯催化剂的制备方法，其特征在于，所述电沉积反应的电压为-1.3v～-2.0v，沉积时间为10-15min。

4.根据权利要求1所述的一种co/ni复合析氯催化剂的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧的温度为300-400℃，时长为8-12h。

5.一种co/ni复合析氯催化剂，其特征在于，利用如权利要求1-4中任一项所述的制备方法制备得到。

6.根据权利要求5所述的一种co/ni复合析氯催化剂，其特征在于，该co/ni复合析氯催化剂作为阳极，其作为催化剂阳极电解海水制氯，用于杀灭海水中的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。

7.根据权利要求5所述的一种co/ni复合析氯催化剂，其特征在于，该co/ni复合析氯催化剂作为阳极，其作为催化剂阳极电解海水制氯，用于水下光学窗口防污。

技术总结本发明提出一种Co/Ni复合析氯催化剂、制备方法及其应用，属于电化学析氯法防污领域，能够解决传统析氯催化剂存在成本高、析氯选择性差的问题。该技术方案包括：将1,4‑对苯二甲酸、三乙胺盐酸盐、CoNO<subgt;3</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O及NiNO<subgt;3</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中，制备得到电解液；电解液进行电沉积反应，在该过程中电解液剧烈搅拌，1,4‑对苯二甲酸和三乙胺盐酸盐常温反应生成MOF材料，再将Co<supgt;2+</supgt;和Ni<supgt;2+</supgt;包裹于所述MOF材料中，制备得到沉积物，室温条件下自然晾干；晾干后的沉积物经过高温焙烧后，制备得到所述Co/Ni复合析氯催化剂。本发明能够应用于水下光学窗口防污方面。技术研发人员：吴佳佳,王鹏,张盾受保护的技术使用者：中国科学院海洋研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/17