一种电催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电催化，尤其是涉及一种电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、过氧化氢作为一种重要化学品被广泛使用。目前，常用的合成过氧化氢的方法是“蒽醌工艺”，工业上主要使用“蒽醌工艺”进行过氧化氢的批量化生产，该方法利用电化学合成法原位合成过氧化氢，是一种高效、绿色的合成技术。

2、在电催化领域，催化剂是其核心，决定着整体反应的活性、选择性和寿命。电化学合成过氧化氢的电催化剂主要是应用在碱性条件下，以碳材料为主，包括部分杂原子掺杂、修饰的碳材料。

3、传统的“蒽醌工艺”法需要大量的基础设施投资；生产集中进行，借助运输车辆输送各处，运输的过程中存在爆炸等风险隐患；生产过程中会产生大量的污染物。碱性条件下的过氧化氢电催化剂通常具有较高的选择性，但过氧化氢本身呈现弱酸性，过氧化氢在碱性条件下极易发生自身分解而导致难以较长时间的储存；并且，对于用于电化学合成过氧化氢的碳材料电催化剂，其反应半波电位较低，反应过程动力学缓慢，需要更多的能耗。

4、有鉴于此，特提出此发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种电催化剂的制备方法，实现了pt活性位点在催化剂中的单分散，提高了电催化剂在酸性条件下选择性和使用寿命。

2、本发明的第二目的在于提供一种电催化剂，能够实现在酸性条件下对电催化制备过氧化氢的高选择性，且使用寿命长。

3、本发明的第三目的在于提供一种电催化剂在酸性条件下电催化制备过氧化氢中的应用。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、本发明提供了一种电催化剂的制备方法，包括如下步骤：

6、负载有cu2s纳米颗粒的碳载体、pt前驱体和醇类溶剂进行第一反应，得到所述电催化剂。

7、进一步地，所述第一反应的温度为40～100℃；

8、和/或，所述第一反应的时间为1.5～3h。

9、进一步地，所述醇类溶剂包括乙二醇、乙醇、甲醇、丙二醇和丙三醇中的至少一种。

10、进一步地，所述pt前驱体包括硝酸铂、乙酰丙酮铂、六羟基铂酸和二氨基二硝基铂中的至少一种。

11、进一步地，所述负载有cu2s纳米颗粒的碳载体中的cu2s纳米颗粒和所述pt前驱体中pt元素的摩尔比为1：(1～3)。

12、进一步地，所述负载有cu2s纳米颗粒的碳载体的制备方法，包括如下步骤：

13、铜盐和硫醇于有机溶剂中进行第二反应，得到cu2s纳米颗粒；所述cu2s纳米颗粒和碳载体混合，得到所述负载有cu2s纳米颗粒的碳载体。

14、进一步地，所述电催化剂的制备方法，包括以下特征(1)至(4)中的至少一种；

15、(1)所述铜盐包括醋酸铜；

16、(2)所述硫醇包括十二硫醇；

17、(3)所述有机溶剂包括正十二烷；

18、(4)所述有铜盐和所述硫醇的摩尔比为(1～3)：1。

19、进一步地，所述第二反应的温度为200～250℃；

20、和/或，所述第二反应的时间为20～60min。

21、本发明还提供了一种电催化剂，采用如上所述的电催化剂的制备方法制得。

22、本发明还提供了如上所述的电催化剂在酸性条件下电催化制备过氧化氢中的应用。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明提供的电催化剂的制备方法，在醇类溶剂中，在较低的反应温度下制备得到了pt-cu2-xs电催化剂；通过简单的制备方法实现了pt活性位点在电催化剂中的单分散，制得的电催化剂在酸性条件下具有高选择性以及长使用寿命。

25、采用本发明的电催化剂，能够在酸性条件下，利用可再生电能实现过氧化氢的原位生产，避免了运输过程存在的风险；反应在酸性条件下进行，避免了过氧化氢自身的分解；反应半波电位较高，反应半波电位为0.95v，降低了反应过程中的能耗。

技术特征：

1.一种电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一反应的温度为40～100℃；

3.根据权利要求1所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂包括乙二醇、乙醇、甲醇、丙二醇和丙三醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，所述pt前驱体包括硝酸铂、乙酰丙酮铂、六羟基铂酸和二氨基二硝基铂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，所述负载有cu2s纳米颗粒的碳载体中的cu2s纳米颗粒和所述pt前驱体中pt元素的摩尔比为1：(1～3)。

6.根据权利要求1所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，所述负载有cu2s纳米颗粒的碳载体的制备方法，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下特征(1)至(4)中的至少一种；

8.根据权利要求6所述的电催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二反应的温度为200～250℃；

9.一种电催化剂，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的电催化剂的制备方法制得。

10.如权利要求9所述的电催化剂在酸性条件下电催化制备过氧化氢中的应用。

技术总结本发明涉及电催化技术领域，尤其是涉及一种电催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的一种电催化剂的制备方法，包括如下步骤：负载有Cu<subgt;2</subgt;S纳米颗粒的碳载体、Pt前驱体和醇类溶剂进行第一反应，得到所述电催化剂。本发明提供的电催化剂的制备方法，在醇类溶剂中，在较低的反应温度下制备得到Pt‑Cu<subgt;2‑x</subgt;S电催化剂，实现了Pt活性位点在电催化剂中的单分散，该电催化剂在酸性条件下具有高选择性以及长使用寿命；采用本发明的电催化剂，可以实现制备过氧化氢在酸性条件下较长时间的储存，具有更高的半波电位，减少了生产过程中的能耗。技术研发人员：方川,沈荣安,尹贻全受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6