一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法与流程

本发明涉及合成氨制备，具体涉及一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法。

背景技术：

1、现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，传统的合成氨方法存在能耗高、操作复杂、环境污染等问题，不符合现代绿色化工的发展趋势，因此随着环境保护意识的日益增强，清洁剂的绿色、环保生产成为了研究的热点；而电化学合成氨技术作为一种新型的氨气制备方法，具有环境友好、能耗低、操作简便等优点，在清洁剂生产领域具有广阔的应用前景。

2、但是现有的电化学合成氨制备方法存在催化剂活性低、合成效率低等问题，限制了其在清洁剂生产中的应用。因此，开发一种高效、环保的电化学合成氨制备方法，对于推动清洁剂产业的绿色化发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，以解决技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，包括如下步骤：

3、s1：制备光催化剂；

4、s2：选取预设厚度的离子交换膜，具有高的离子选择透过性和低的电阻率；

5、s3：准备导电基材，导电基材面积与离子交换膜面积相匹配；

6、s4：将离子交换膜与导电基材通过热压或粘合的方式复合，形成膜电极；

7、s5：在反应器中，将制备好的光催化剂涂覆在膜电极的离子交换膜侧面上；

8、s6：向反应器中通入氮气和氢气；

9、s6：打开反应器中的光源，提供可见光照射，光照强度为100～500mw/cm2；

10、s7：在光催化作用下，氮气和氢气在膜电极表面发生电化学还原和氧化反应，生成氨气；

11、s8：通过反应器的出口收集氨气，通过冷凝和干燥去除其中杂质并收集。

12、在一种可能的实现方式中，所述s1具体包括以下步骤：

13、s11：选取占光催化剂总量预设比例的高催化活性的半导体材料；

14、s12：将金属离子与半导体材料混合；

15、s13：将混合后的金属离子与半导体材料与有机溶剂混合，形成均匀的浆料；

16、s14：将浆料涂覆在载体上，经过干燥、焙烧等处理，得到光催化剂。

17、在一种可能的实现方式中，所述半导体材料为光催化剂质量百分比的60％～80％。

18、在一种可能的实现方式中，所述半导体材料包括tio2、zno、sno2、wo3或cds；所述金属离子包括fe3+、cu2+或w6+。

19、在一种可能的实现方式中，所述金属离子为半导体材料质量百分比的1％-5％。

20、在一种可能的实现方式中，所述有机溶剂包括乙醚、乙醇、丙酮或醋酸甲酯。

21、在一种可能的实现方式中，所述s14具体包括以下步骤：

22、s141：准备清洁的玻璃载体，使用涂覆工具将浆料均匀地涂覆在玻璃载体上；

23、s142：涂覆完成后，将涂有浆料的玻璃载体置于干燥环境中进行干燥处理；

24、s143：干燥完成后，将玻璃载体放入焙烧炉中进行焙烧处理；

25、s144：焙烧完成后，让玻璃载体自然冷却至室温，将光催化剂从玻璃载体上取下，得到光催化剂。

26、在一种可能的实现方式中，所述预设厚度为0.1mm～0.5mm。

27、在一种可能的实现方式中，所述导电基材包括碳布或碳纸。

28、在一种可能的实现方式中，所述氮气流量为10～50ml/min，氢气流量为5～20ml/min，氮氢比为1:3。

29、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

30、本发明通过采用高催化活性的半导体材料和金属离子的复合产出光催化剂，可以提高电化学合成氨的效率和产量，使得氨气的合成过程更加迅速和高效，从而提高了生产效率，并且相较于传统的氨气制备方法，通过可见光照射实现光催化反应，充分利用了可再生能源，进一步降低了能源消耗，不仅有助于推动清洁剂产业的绿色化发展，还符合可持续发展的环保理念。

技术特征：

1.一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述s1具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述半导体材料为光催化剂质量百分比的60％～80％。

4.根据权利要求2所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述半导体材料包括tio2、zno、sno2、wo3或cds；所述金属离子包括fe3+、cu2+或w6+。

5.根据权利要求2所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述金属离子为半导体材料质量百分比的1％-5％。

6.根据权利要求2所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述有机溶剂包括乙醚、乙醇、丙酮或醋酸甲酯。

7.根据权利要求2所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述s14具体包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述预设厚度为0.1mm～0.5mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述导电基材包括碳布或碳纸。

10.根据权利要求1所述的一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，其特征在于：所述氮气流量为10～50ml/min，氢气流量为5～20ml/min，氮氢比为1:3。

技术总结本发明公开了一种用于清洁剂生产的电化学合成氨制备方法，具体涉及合成氨制备技术领域，包括：制备光催化剂；选取离子交换膜，准备导电基材，导电基材面积与离子交换膜面积相匹配；将离子交换膜与导电基材复合形成膜电极；向反应器中通入氮气和氢气；在光催化作用下进行生成氨气；本发明通过采用高催化活性的半导体材料和金属离子的复合产出光催化剂，可以提高电化学合成氨的效率和产量，使得氨气的合成过程更加迅速和高效，从而提高了生产效率，并且相较于传统的氨气制备方法，通过可见光照射实现光催化反应，充分利用了可再生能源，进一步降低了能源消耗，有助于推动清洁剂产业的绿色化发展。技术研发人员：王子煜受保护的技术使用者：王子煜技术研发日：技术公布日：2024/6/18