CO2电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法和电解池

本发明属于电催化和含能材料合成，具体涉及一种co2电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法和电解池。

背景技术：

1、含能材料由于其特殊的化学性能，在军事、民用、工业等方面都有着举足轻重的地位。偶氮四唑是具备氮含量高、正生成焓高、安定性较高等特质的高氮含能化合物，并且其燃烧爆炸后的分解产物主要是n2、h2o等气体，不会对自然环境造成污染，是一类极具应用前景的高氮含能材料。在合成偶氮四唑盐高能材料的传统方法中，常利用kmno4作为氧化剂，促使5-氨基四唑在溶液中发生偶联反应生成偶氮四唑盐，为获得高的产率需要多次加入过量kmno4，而且反应过程中会生成mno2副产物，这些物质需要多次过滤及去除操作才能处理好，步骤繁琐，工艺复杂，容易带来污染，不够绿色环保。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种co2电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法和电解池，用以解决制备偶氮四唑盐的过程中生成的副产物杂质多，工艺复杂的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种co2电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法，包括：

3、在电解池内加入具有5-氨基四唑的碱性的电解液；

4、在向电解池的阴极电极提供co2的情况下，在电解池的阴极电极与阳极电极上施加电压进行反应，以生成偶氮四唑盐；

5、其中，所述阴极电极上负载第一金属催化剂，所述阳极电极上负载第二金属催化剂，在电解池的阴极电极与阳极电极上施加电压的情况下，所述第一金属催化剂用于催化co2还原为co，所述第二金属催化剂用于催化5-氨基四唑生成偶氮四唑盐。

6、可选地，所述电解液中的电解质包括可溶性的碱性盐、可溶性的碳酸盐、可溶性的碳酸氢盐中的至少一种。

7、可选地，所述电解液中的电解质包括naoh、nahco3、na2co3、koh、khco3、k2co3、lioh、lihco3、li2co3中的至少一种。

8、可选地，所述电解液中电解质的浓度为0.5-5mol/l，所述电解液中5-氨基四唑的浓度为0.05-2.0mol/l。

9、可选地，反应时间为5-50h；和/或

10、反应温度为10-35℃；和/或

11、在阴极电极上施加-3v～-1v的反应电压。

12、可选地，所述第一金属催化剂包括：au、ag、pd、au的衍生物、ag的衍生物、pd的衍生物、酞菁钴中的至少一种。

13、可选地，所述第二金属催化剂包括：镍、铜、铂、钯、铑、铱、钌钒金属催化剂中的至少一种。

14、可选地，所述阳极电极的材料包括：泡沫镍、nife-ooh、ni-mofs、泡沫铜、cu-o、cu-mofs中的至少一种。

15、可选地，所述阴极电极为气体扩散电极。

16、第二方面，本发明实施例提供了一种电解池，包括：

17、池体、阴极电极、阳极电极，所述池体具有容纳腔，所述阴极电极、所述阳极电极设置于所述容纳腔中，所述容纳腔用于盛放电解液；

18、所述阴极电极上负载第一金属催化剂，所述阳极电极上负载第二金属催化剂，在电解池的阴极电极与阳极电极上施加电压的情况下，所述第一金属催化剂用于催化co2还原为co，所述第二金属催化剂用于催化5-氨基四唑生成偶氮四唑盐。

19、本发明实施例的co2电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法，包括：在电解池内加入具有5-氨基四唑的碱性的电解液；在向电解池的阴极电极提供co2的情况下，在电解池的阴极电极与阳极电极上施加电压进行反应，以生成偶氮四唑盐；其中，所述阴极电极上负载第一金属催化剂，所述阳极电极上负载第二金属催化剂，在电解池的阴极电极与阳极电极上施加电压的情况下，所述第一金属催化剂用于催化co2还原为co，所述第二金属催化剂用于催化5-氨基四唑生成偶氮四唑盐。在电解池中，在外加电压下，在阴极发生还原反应将co2还原为co，在阳极发生氧化反应将5-氨基四唑氧化为偶氮四唑盐含能材料。该方法同步实现对温室气体co2的循环再利用，可以在常温常压下实现含能材料的绿色合成，避免了传统工艺中多次过量kmno4的使用，更为切合当前低碳发展的趋势。阴极电解液和阳极电解液一致，且阴极co2的还原产物为气体，只有唯一阳极产物在溶液中，副产物少，易于去除，可以避免了昂贵离子交换膜的使用，工艺步骤简单，可以实现绿色合成含能材料，减少污染，具有显著的经济价值和实用潜力。

技术特征：

1.一种co2电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液中的电解质包括可溶性的碱性盐、可溶性的碳酸盐、可溶性的碳酸氢盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液中的电解质包括naoh、nahco3、na2co3、koh、khco3、k2co3、lioh、lihco3、li2co3中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液中电解质的浓度为0.5-5mol/l，所述电解液中5-氨基四唑的浓度为0.05-2.0mol/l。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应时间为5-50h；和/或

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属催化剂包括：au、ag、pd、au的衍生物、ag的衍生物、pd的衍生物、酞菁钴中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二金属催化剂包括：镍、铜、铂、钯、铑、铱、钌、钒金属催化剂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极电极的材料包括：泡沫镍、nife-ooh、ni-mofs、泡沫铜、cu-o、cu-mofs中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴极电极为气体扩散电极。

10.一种电解池，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开一种CO<subgt;2</subgt;电还原耦合偶氮四唑盐合成的方法和电解池，方法包括：在电解池内加入具有5‑氨基四唑的碱性的电解液；在向电解池的阴极电极提供CO<subgt;2</subgt;的情况下，在电解池的阴极电极与阳极电极上施加电压进行反应，以生成偶氮四唑盐；阴极电极上负载第一金属催化剂，阳极电极上负载第二金属催化剂，在电极施加电压情况下，第一金属催化剂催化CO<subgt;2</subgt;还原为CO，第二金属催化剂催化5‑氨基四唑生成偶氮四唑盐，在阴极发生还原反应将CO<subgt;2</subgt;还原为CO，在阳极发生氧化反应将5‑氨基四唑氧化为偶氮四唑盐含能材料，该方法实现对温室气体CO<subgt;2</subgt;的循环再利用，可在常温常压下实现，副产物少，易于去除，避免离子交换膜的使用，工艺简单，实现绿色合成含能材料，减少污染。技术研发人员：欧慢,马晋超,邵文范,万诗朋,柏奉宏,陈宇辉受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17