[发明专利]一种应用于制氧机的催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种应用于制氧机的催化剂的制备方法，包括以下步骤：以碳载体vulcan BP‑2000炭黑作为原材料，以强氧化性的羟基自由基作为氧化源，使炭黑经过羟基自由基氧化处理，制得应用于制氧机的催化剂。本发明以碳载体vulcan BP‑2000炭黑作为原材料，以强氧化性的羟基自由基作为氧化源，使炭黑经过羟基自由基氧化处理得到催化剂，该催化剂应用于电化学制氧机中时，能够在电位差作用下，以空气为原料，利用电能生成纯氧，催化性能优越，可以有效降低能耗。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种应用于制氧机的催化剂的制备方法。

背景技术

氧气是维持人类生命必不可少的要素之一，在生物体代谢活动中有着不可替代的作用，应用场景非常广泛。现有制氧技术可以分为物理方法制氧和化学方法制氧两大类。其中物理方法主要包括低温精馏法、变压吸附法以及膜分离法，化学方法主要包括化学药剂制氧法和电解法。低温精馏法由于其投资大、能耗高、操作复杂，仅适用于大规模的制氧领域。变压吸附法作为目前市面上家用制氧机使用最多的方法，是基于分子筛对空气中的氧气、氮气的选择性吸附，通过高压吸附氮气、低压将氮气解吸的方法实现氧氮分离，但是，由于反应原理所限，该系统需要用到两个储气罐(空气缓冲罐和氧气缓冲罐)，分子筛吸附塔和空气压缩机，所以该系统整体体积和噪声较大，很难实现制氧机的小型化和便携化。膜分离法具有设备紧凑、成本低廉、操作简便等优点，但是富集的氧浓度普遍较低，并且比较依赖膜的性能。化学制氧法虽然具有方便快捷，制得氧气纯度高等优点，但是生产过程耗能较大，并且整个过程伴随副产物氢气的产生，存在极大地的安全隐患。

电化学制氧机是一种电解空气的电解池，其结构与燃料电池类似，主要由阳极、阴极、电解质构成。在电位差作用下，阴极发生氧还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)消耗空气中的氧气，阳极发生氧析出反应(Oxygen evolution reaction,OER)，生成高纯度的氧气；电解质中的导电离子在电位差和浓度梯度作用下发生迁移。整个过程中是一个以空气为原料通过电化学方法实现氧气富集的过程，可在阳极获得纯度高达99.9％的纯氧。为了让催化剂拥有尽可能高的催化活性，应该使其具有适中的氧结合能。由于氧气在电极表面的吸附、O-O键的活化和氧化物的扩散等原因导致氧气电催化还原的能力受到限制，寻找合适的催化剂尤为关键。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种应用于制氧机的催化剂的制备方法，旨在提供一种应用于制氧机的高效电催化剂。

为实现上述目的，本发明提出一种应用于制氧机的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

以碳载体vulcan BP-2000炭黑作为原材料，以强氧化性的羟基自由基作为氧化源，使炭黑经过羟基自由基氧化处理，制得应用于制氧机的催化剂。

可选地，以碳载体vulcan BP-2000炭黑作为原材料，以强氧化性的羟基自由基作为氧化源，使炭黑经过羟基自由基氧化处理，制得应用于制氧机的催化剂的步骤，包括：

将碳载体vulcan BP-2000炭黑分散在去离子水中，形成前体溶液；

向所述前体溶液中加入过氧化氢溶液和硫酸亚铁粉末，利用芬顿反应进行氧化处理，得半成品溶液；

对所述半成品溶液进行洗涤，去除所述半成品溶液中多余的铁离子，然后提取出所述半成品溶液中的固体物质并干燥，制得呈粉末状的催化剂。

可选地，将碳载体vulcan BP-2000炭黑分散在去离子水中，形成前体溶液的步骤中：

所述前体溶液中炭黑的浓度为5～10mg/mL；和/或，

所述炭黑的粒径为25～50μm。

可选地，向所述前体溶液中加入过氧化氢溶液和硫酸亚铁粉末，利用芬顿反应进行氧化处理，得半成品溶液的步骤中：