[发明专利]一种脉冲电合成H2

说明书

本发明公开了一种脉冲电合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的方法，所述方法以松木或桐木为廉价碳源，通过碳化、COsubgt;2/subgt;干冰球磨等步骤，制备氧掺杂生物炭基电催化剂，将其进一步负载于基底上制成片状电极，在脉冲电位条件下供电，可在电解体系内高效合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;。本发明针对传统恒流/恒压氧气电还原制Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;技术中，存在的阴极材料成本高、难规模化、恒流/恒压供电条件Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;产量低等问题，使用廉价的桐木/松木为原料，并采用干冰球磨法实现生物炭基电催化剂中氧的掺杂。在合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;过程中，采用脉冲方式供电，可有效避免Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的无效分解路径，提高Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的产量，具有材料成本低廉、制备方法简便、Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;产量高、供电方式易规模化等突出优势。

技术领域

本发明涉及一种绿色氧化剂H₂O₂电化学合成方法，具体涉及一种利用廉价松木或桐木基碳催化剂，并在脉冲供电模式下高效合成H₂O₂的方法。

背景技术

过氧化氢（H₂O₂）是全球100种最重要的化学品之一，在能源转化、化学工业和环境修复等方面有着广泛的应用。目前，工业上采用蒽醌法生产H₂O₂，但该技术能耗高、污染大，且需使用昂贵的Pd基催化剂。近年来，两电子氧气电还原（2eORR）现场合成H₂O₂方法，因其具有操作条件简单、过程绿色、H₂O₂浓度可调等优点，被广大研究者认为是一种具有应用前景的新方法。

电催化剂是决定H₂O₂合成性能的根本因素。在多种阴极电催化剂中，碳基材料以其优良的电化学性能、较好的稳定性和可接受的成本而备受关注，通过碳结构构筑、孔隙结构调控、表面物理化学性质调控等系列方法，可实现碳基电催化剂的高H₂O₂合成性能。然而，当前大多数高性能碳基电催化剂都是由碳纳米管、石墨烯等成本较高的原材料衍生而来，亟需开发低成本和有规模化应用前景的碳基电催化剂。

另一方面，传统基于氧气电还原合成H₂O₂的实验研究或技术，均采用恒定电流或恒定电位的供电方式。供电方式的改变，是一个未被考虑的重要参数。近期，在CO₂电化学还原制合成燃料、电化学分子合成等领域，通过将恒定电流/电位供电改为脉冲供电，实现了催化剂表面活性位点的动态重构，改变了反应位点的界面微环境，从而提高了目标物的选择性和产率。然而，在氧气电还原合成H₂O₂领域，基于廉价且高性能的碳基电催化剂，并通过脉冲电流/电位供电模式，实现H₂O₂高效电合成的研究，尚未见报道。

发明内容

为了解决现有基于蒽醌法的H₂O₂生产方法流程复杂、能耗高、污染大等问题，且近年获广泛关注的基于氧气电还原合成H₂O₂方法存在阴极电催化剂成本高、难规模化、体系供电模式单一等问题，本发明提供了一种脉冲电合成H₂O₂的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：