[发明专利]一种可高效生产过氧化氢的复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种可高效生产过氧化氢的复合催化剂及其制备方法。所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）氮化碳聚合物的制备：将三聚氰胺和三聚氰酸溶解于水中，搅拌后形成超分子复合物，再用水洗涤后，然后经干燥即得氮化碳聚合物；（2）复合催化剂的制备：向步骤（1）的氮化碳聚合物中加入KPF₆和水，混匀，然后依次经烘干、焙烧，即得所述催化剂。本发明的复合催化剂可在不通入氧气的条件下光解水生产过氧化氢，且催化效率高。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种在不通氧气的条件下可高效生产过氧化氢的KPF₆/氮化碳催化剂及其制备方法。

背景技术

在工业上，H₂O₂是一种十分重要的氧化剂，其可以用作清洁能源载体，以代替燃料电池甚至单室电池中的H₂来发电，其能量密度高于压缩的H₂气体，是有前途的太阳能燃料。H₂O₂还广泛用于水消毒，污染物降解，漂白等领域。而且，H₂O₂比H₂更易于存储和运输，爆炸风险较小，因此将来H₂O₂可以用作补充能源。传统的H₂O₂的电催化制备方法面临着严重的能源消耗和生产安全的问题。而工业产H₂O₂使用的蒽醌法，会消耗大量的能源，且使用蒽醌法的成本高，工艺复杂，会产生有毒的物质，因此我们需要其他方法来改变这种状况。

用水和氧气通过光催化产H₂O₂是一种安全、节能、环保且有前途的方法，为了实现高选择性和高产率的H₂O₂生产，提高2e^-氧还原反应（ORR）或2e^-水氧化反应很有必要。作为一类无金属的聚合物光催化剂，氮化碳聚合物由于其低成本和可调节的光学和电子特性的优势而引起了广泛的关注，但原始的CN聚合物的光催化性能比较弱。据报道具有高BET表面积的中孔石墨氮化碳（g-C₃N₄）可用于光催化H₂O₂的产生，通过在g-C₃N₄的框架中引入氮缺陷，也可以显著提高其光催化活性。但其需要在通入氧气条件下生产H₂O₂，且催化效率有待提高。

因此，需要对现有技术作进一步改进。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种可高效生产过氧化氢的复合催化剂，该催化剂可在不通入氧气的条件下生产过氧化氢，且催化效率高。

本发明还提供了上述生产过氧化氢催化剂的制备方法，该制备方法简单，便于推广。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可高效生产过氧化氢的复合催化剂及其制备方法，包括以下步骤：

（1）氮化碳聚合物的制备：将三聚氰胺和三聚氰酸溶解于水中，搅拌后形成超分子复合

物，再用水洗涤复合物，经干燥即得氮化碳聚合物；

（2）复合催化剂的制备：向步骤（1）的氮化碳聚合物中加入KPF₆和水，混匀，然后依

次经烘干、焙烧，即得所述复合催化剂（具体为KPF₆/氮化碳聚合物复合催化剂）。

优选的，步骤（1）中三聚氰胺和三聚氰酸的质量之比为（0.5-2）:（0.5-2），进一步优选为1:1。

优选的，步骤（1）中将三聚氰胺和三聚氰酸溶解于水中，搅拌2-4 h。

优选的，步骤（1）中的干燥温度为55-65 ℃，进一步优选为60 ℃。