[发明专利]赤铁矿、其制备方法和其电催化产过氧化氢的应用

说明书

本发明提供了一种赤铁矿、其制备方法和其电催化产过氧化氢的应用，涉及电化学技术领域，本发明提供了赤铁矿在电催化产过氧化氢中的应用。利用赤铁矿在电催化条件下可以有效将氧气还原为过氧化氢，从而可以利用赤铁矿并通过电化学手段制备过氧化氢；进而可以解决目前生产过氧化氢价格高以及效率低的问题。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其是涉及一种赤铁矿、其制备方法和其电催化产过氧化氢的应用。

背景技术

过氧化氢是一种附加值较高的大宗化学品，广泛应用于制药工业、水处理以及新兴的燃料电池生产中。截至2017年，全球每年过氧化氢消耗量接近4000000吨。目前，蒽醌法是最常用的制备过氧化氢的方法，然而该方法操作过程复杂且会产生大量环境不友好的废弃物，不利于可持续发展。另外，通过等离子体的轰击或金属催化剂催化氢气和氧气直接化合，虽然也能得到过氧化氢，但是效率非常低，同时存在氢气爆炸的潜在危险。近年来，通过电化学的方法，将氧气在阳极原位还原成过氧化氢，由于条件温和，逐渐的引起了研究者的广泛关注。目前研究较多的催化剂以贵金属和碳基材料为主，前者昂贵的价格限制了贵金属催化剂在工业上的规模化应用，后者催化反应速率较慢且效率较低同样不适合大规模的应用。因此，本领域存在的最大挑战是如何开发一种价格低廉、高效的催化剂。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供了赤铁矿在电催化产过氧化氢中的应用，赤铁矿来源广泛，价格较低，同时可以有效电催化产过氧化氢。

进一步地，所述赤铁矿为单晶；

优选地，所述单晶暴露{001}晶面。

进一步地，所述赤铁矿含有氧缺陷。

进一步地，所述氧缺陷的摩尔浓度为大于0小于等于6.7％，优选为6.7％。

一种赤铁矿，所述赤铁矿为单晶且暴露{001}晶面，所述赤铁矿含有氧缺陷。

进一步地，所述氧缺陷的摩尔浓度为大于0小于等于6.7％，优选为6.7％。

一种前面所述的赤铁矿的制备方法，包括：

对暴露{001}晶面的赤铁矿单晶进行还原处理，得到含有氧缺陷的赤铁矿。

进一步地，利用氢气进行所述还原处理。

进一步地，所述还原处理的时间为1-4h。

与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：

由于赤铁矿可以比较容易地分解过氧化氢，因此，目前均利用赤铁矿分解过氧化氢而从未利用其生产过氧化氢；本发明克服了上述技术偏见，并且发明人意外地发现赤铁矿不易活化O-O键，利用赤铁矿在电催化条件下可以有效将氧气还原为过氧化氢，从而可以利用赤铁矿并通过电化学手段制备过氧化氢；进而可以解决目前生产过氧化氢价格高以及效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为不同赤铁矿的XRD图；

图2为实施例1的赤铁矿的高倍透射电镜图；

图3a为实施例1和实施例2的赤铁矿的Fe 2pXPS谱图；

图3b为实施例1和实施例2的赤铁矿的O 1sXPS谱图；

图4为实施例1和实施例2的赤铁矿的紫外漫反射光谱图；