[发明专利]利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法

权利要求书

1.一种利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述方法是以双金属磷化物三维自支撑电催化剂为阴极对硝酸盐进行电化学还原处理；所述双金属磷化物三维自支撑电催化剂是以三维基底材料为基底，所述三维基底材料上原位沉积有镍钴双金属磷化物，所述镍钴双金属磷化物中，镍的存在形态为Ni³⁺，钴的存在形态包括Co³⁺和Co²⁺，磷的存在形态包括磷氧化物和离子态磷。

2.根据权利要求1所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述双金属磷化物三维自支撑电催化剂中镍、钴、磷的原子比为33.12∶16.3∶50.58；所述镍钴双金属磷化物呈球状结构。

3.根据权利要求2所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述双金属磷化物三维自支撑电催化剂的制备方法包括以下步骤：将三维基底材料浸入电沉积液中进行电沉积处理，得到双金属磷化物三维自支撑电催化剂；所述电沉积液中含有镍元素、钴元素、磷元素。

4.根据权利要求3所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述三维基底材料包括泡沫镍、泡沫铜、泡沫钴和泡沫铁中的至少一种，所述电沉积液由镍盐、钴盐和磷酸盐溶于水中后制得；所述电沉积液中镍元素、钴元素、磷元素的摩尔比为1∶1∶8～15，所述镍盐为NiCl₂、硝酸镍和硫酸镍中的至少一种，所述钴盐为CoCl₂、硝酸钴和硫酸钴中的至少一种，所述磷酸盐为NaH₂PO₄和次亚磷酸钠中的至少一种；所述电沉积处理过程中，以三维基底材料作为工作电极，铂片电极作为对电极，饱和Ag/AgCl电极作为参比电极；所述电沉积处理过程中控制沉积电位为-0.9V vs.AgCl～-1.1Vvs.AgCl，所述电沉积处理的时间为10min～30min。

5.根据权利要求4所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述电沉积处理的时间为15min～25min。

6.根据权利要求5所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述三维基底材料在使用之前还包括以下处理：依次采用盐酸、丙酮、无水乙醇和水对三维基底材料进行洗涤，各洗涤15min～30min，将洗涤后的三维基底材料在镍盐溶液中浸泡4h，依次采用水和无水乙醇对浸泡后的三维基底材料进行洗涤，干燥；所述盐酸的质量分数为5％，所述镍盐溶液的浓度为0.1mM，所述镍盐溶液为氯化镍溶液，所述干燥在真空条件下进行，所述干燥的温度为60℃，所述干燥的时间为6h。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，以双金属磷化物三维自支撑电催化剂为阴极对硝酸盐废水进行电化学还原处理，包括以下步骤：以双金属磷化物三维自支撑电催化剂作为阴极，Ir-Ru/Ti电极作为阳极，置于硝酸盐废水中进行电还原催化反应，完成对硝酸盐的去除并制得氨。

8.根据权利要求7所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述电还原催化反应过程中控制外加电流密度为1mA/cm²～5mA/cm²；所述电还原催化反应的时间为5h，所述电还原催化反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为400rpm。

9.根据权利要求8所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述电还原催化反应过程中还包括往硝酸盐废水中添加电解质，使溶液中电解质的浓度为0.05M，所述电解质为硫酸钠。

10.根据权利要求9所述的利用双金属磷化物三维自支撑电催化剂还原硝酸盐制备氨的方法，其特征在于，所述硝酸盐废水中硝酸盐的初始浓度为25mg·N/L～100mg·N/L，所述硝酸盐废水中的硝酸盐为硝酸钠和硝酸钾中的至少一种，所述硝酸盐废水的pH值为3～11。