[发明专利]一种氧化碳纳米管的制备方法与应用

说明书

本发明提供一种氧化碳纳米管的制备方法与应用，将CNTs粉末与NaClO₃粉末干燥混合后，取5ml的浓硝酸溶液以液滴的形式缓慢释放到CNTs‑ NaClO₃混合粉末中，然后用塑料压板模仿制作面包中的揉制面团这一过程，揉制完毕的混合物在室温下静置，倒入去离子水搅拌一个小时，最后将得到的产物离心、过滤，并置于烘箱中干燥得到O‑CNTs催化剂。该制备方法简单、成本低、对环境危害小，制备得到的氧化碳纳米管在电催化还原氧气生产双氧水的过程中具有高选择性。

技术领域

本发明涉及一种氧化碳纳米管的制备方法与应用，属于电催化中碳基催化剂技术领域。

背景技术

过氧化氢是一种环境友好的氧化剂，被认为是未来绿色化学的关键。广泛应用于漂白、化学合成、水消毒等领域，随着人民生活水平和生活质量的提高以及环保意识的加强，将进一步推动双氧水的发展，其开发利用前景广阔。目前，工业上大规模生产双氧水的方法是蒽醌法，但蒽醌法步骤繁琐，需要大规模的设备，耗能高，且在生产过程中会产生大量废弃物，此外双氧水的不稳定性给运输带来了安全问题。因此，一种绿色高效低成本的双氧水生产方法亟待开发。

氧还原的电化学策略为现场生产双氧水提供了一条有吸引力的途径，可以有效解决蒽醌法所面临的的问题。在电化学还原O₂变成H₂O的反应中，有两种反应途径，4e^-途径：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O和2e^-途径：O₂+2H++2e^-→H₂O₂，H₂O₂+2H⁺+2e^-→2H₂O，而催化剂的选择是决定反应途径的关键因素之一，大量用于4e^-途径的高效催化剂被开发报道，少数用于2e^-途径的催化剂被报道。目前高效氧还原产生双氧水的催化剂大部分为贵金属催化剂，地球储量低、价格昂贵。与贵金属催化剂相比，碳基材料价格低廉，地球资源丰富，且具有可微调的独特的表面和结构性能，被认为是H₂O₂电化学合成中贵金属的有趣替代品。

发明内容

针对现有技术中存在的贵金属催化剂价格昂贵、资源有限的问题，本发明的目的在于提供一种氧化碳纳米管的制备方法与应用于电催化生产双氧水，该制备方法简单、成本低、对环境危害小，制备得到的氧化碳纳米管在电催化还原氧气生产双氧水的过程中具有高选择性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种O-CNTs催化剂的制备方法，将CNTs粉末与NaClO₃粉末干燥混合后，取5ml的浓硝酸溶液以2秒每滴的液滴的形式缓慢释放到CNTs- NaClO₃混合粉末中，然后用塑料压板模仿制作面包中的揉制面团这一过程，揉制完毕的混合物在室温下静置，倒入去离子水搅拌一个小时，最后将得到的产物离心、过滤，并置于烘箱中干燥得到O-CNTs催化剂。

优选地，所述的CNTs与NaClO₃、浓硝酸的加入量比为：500mg：1.5-5g：5ml。

优选地，所述的揉制时间为10分钟，揉制完毕的混合物在室温下静置时间为10h。

优选地，所述的干燥温度为60℃。

上述所述的制备方法制备的催化剂为O-CNTs-X，X=3、7、10。

本发明还提供了该催化剂在电催化生产双氧水中的应用。

有益效果