[发明专利]一种球磨法制备的硼掺杂介孔碳催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种球磨法制备的硼掺杂介孔碳催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂制备方法为：0.1~10重量份的单宁酸、0.1~10重量份的嵌段共聚物、0.1~5.0重量份的含硼化合物和0.1~5.0重量份的含氮化合物，一并放入球磨罐中进行球磨，得固态粘稠状产物；用冲洗液对所得固态粘稠状产物进行冲洗，固态粘稠状产物分散在冲洗液中，抽滤，滤饼干燥后焙烧，即制得硼掺杂介孔碳催化剂。本发明所述催化剂活性较高，进行电解实验时，电解液是常用的碱（或酸）溶液。通过本发明的硼掺杂介孔碳催化剂，能有效得克服以Pd‑Hg和PtHg₄为催化剂合成H₂O₂能耗大、工艺复杂、成本高、无法大规模生产等缺点，发挥电解法的优越性，经计算结果可得此催化剂对H₂O₂的选择性最高可达81.1%。

技术领域

本发明涉及一种球磨法制备的硼掺杂介孔碳催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

H₂O₂作为一种常用的化学药剂，是公认的高效、绿色、环保的，广泛应用于绿色合成、废水处理和卫生消毒方面等领域。因H₂O₂具有高效、绿色、环保的特点，其市场需求量迅速増加且其规模化生产工艺倍受人们的关注。

目前我国工业上制备H₂O₂主要采用蒽醌法，但其缺点有：一方面，蒽醌法包括数个单元操作，生产过程成本投资非常高；另一方面，过程中不但使用多种高毒性有机原料和溶剂，而且还产生三氯甲烷、二恶英等有机致癌物质。在化工生产越来越注重过程的环境友好、可持续性发展的今天，蒽醌法显然已不能适应社会的要求，也必将失去竞争力，发展一种H₂O₂生产的绿色合成过程已经势在必行。所以目前大部分研究还是以水和氧气为原料化学法，它是在线制备H₂O₂极大地扩大其应用范围的便利、安全、廉价和绿色的最适宜方法。

电解法以其优越性得到广泛关注：通过以水和氧气为原料，在线制备低浓度的H₂O₂为需求低浓度H₂O₂的应用行业提供更安全、更便宜、更方便的来源。电解法的基本电化学反应式是：

阳极反应:4OH^-→O₂+2H₂O+4e^-

阴极反应:2O₂+2H₂O+4e^-→2HO₂^-+2OH^-

总反应:O₂+2OH^-→2HO₂^-

反应过程使用的原料氧气、水和碱等廉价易得且对环境无害。所得产品是NaOH/H₂O₂(两者之间的重量比称为碱比)的混合物水溶液，调节产品碱比可适用于各种工业要求。同时我们还可以看到，整个电化学反应过程是原子经济反应，而且能量消耗低。从以上分析可见，电催法合成H₂O₂有着极其广阔的发展前景和工业应用价值。