[发明专利]一种立方形MOF-5催化剂及其制备方法和其在氧还原产双氧水中的应用

权利要求书

1.一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于所述立方形MOF-5催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1）将Zn(OAc)₂·2H₂O溶解于NMP中，配制得到锌盐溶液；将对苯二甲酸溶解于NMP中，配制得到对苯二甲酸溶液；

2）将PVP加入到步骤1）配制的对苯二甲酸溶液中，超声溶解后，再加入步骤1）配制的锌盐溶液中；

3）步骤2）得到的混合溶液转移到耐高温玻璃反应管中，密闭反应管后转移至微波加热装置中，开始微波加热反应；

4）步骤3）反应结束后过滤，固体产物用氯仿浸泡后再过滤，真空干燥得白色固体粉末，最后于氩气气氛下焙烧处理，即制得立方形MOF-5催化剂；

步骤2）中，Zn(OAc)₂·2H₂O与对苯二甲酸的投料摩尔比为1-3:1，对苯二甲酸与PVP的投料摩尔比为1:2~3；

步骤3）中，微波加热功率为30-70W，反应温度是120-150℃，反应时间为5-20min；

步骤4）中，氩气气氛下煅烧温度为300℃；煅烧时间为1-5h。

2.如权利要求1所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于步骤2）中，Zn(OAc)₂·2H₂O与对苯二甲酸的投料摩尔比为2:1。

3.如权利要求1所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于步骤1）中，锌盐溶液中Zn(OAc)₂·2H₂O的浓度为150-170mM，对苯二甲酸溶液的浓度为60-100mM。

4.如权利要求3所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于步骤1）中，锌盐溶液中Zn(OAc)₂·2H₂O的浓度为160mM；对苯二甲酸溶液的浓度为80mM。

5.如权利要求1所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于步骤3）中，微波加热功率为50W；反应温度是140℃；反应时间为10min。

6.如权利要求1所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于步骤4）中，浸泡时长为24h，真空干燥温度为60℃，干燥时间为24h。

7.如权利要求1所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于以电化学工作站作为电化学发生装置，采用三电极测量体系，将所述立方形MOF-5催化剂涂覆在旋转环盘电极上作为工作电极，以铂丝作为对电极，饱和甘汞作为参比电极，以KOH水溶液作为电解液，进行电化学氧还原反应，生产双氧水产品；其中，KOH水溶液的浓度为0.05-0.2mol/L。

8.如权利要求7所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于KOH水溶液的浓度为0.1mol/L。

9.如权利要求7所述的一种立方形MOF-5催化剂在电催化氧还原制备双氧水中的应用，其特征在于立方形MOF-5催化剂涂覆在旋转环盘电极上的方法为：将催化剂加入到乙醇和Nafion溶液的混合液中，超声分散，所得分散液滴加至旋转环盘电极上，用红外灯烘干，使立方形MOF-5催化剂附着在电极上，即制备完成。