公开/公告号CN112517072A
专利类型发明专利
公开/公告日2021-03-19
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申请/专利权人 浙江洲钜科技有限公司;
申请/专利号CN202011524261.5
发明设计人 赵钊;
申请日2020-12-22
分类号B01J31/18(20060101);C01C1/02(20060101);
代理机构33235 杭州华知专利事务所(普通合伙);
代理人束晓前
地址 313310 浙江省湖州市安吉县天子湖镇工业园区天子湖大道21号
入库时间 2023-06-19 10:21:15
【技术领域】
本发明属于纳米材料的制备及应用领域，尤其涉及一种用于光催化氮还原杂多蓝(H
【背景技术】
随着科学技术的不断发展和进步，人们的生活水平也在不断提高，环境污染和化石燃料短缺等问题日益突出。因此，环境危机问题是我们现在面临的巨大挑战。为了社会的可持续发展，人类正在把现有的能源转化为稀缺的能源，这种方法是高效的，环保的。因此，如何解决以上两个问题对实现可持续发展和维护生态环境的和谐具有重要战略意义，而发展和使用清洁可再生能源是解决这两方面问题的有效途径。
光催化技术由于其低毒、高效率、低成本等优点，已发展成为一种很有前途的环境修复技术[1]。氨(NH
20世纪初，Fritz Haber和Carl Bosch在BASF开发了第一个大规模的合成固氮工艺[2]。传统的Haber-Bosch制氨工艺需要200atm以上的高压和500℃以上的高温，氨气的生产与全球1.44％的CO
1.C.L.Yu,F.Y.Chen,D.B.Zeng,Y.Xie,W.Q.Zhou,Z.Liu,L.F.Wei,K.Yang,D.H.Li,A facile phase transformation strategy for fabrication of novel Z-scheme ternary heterojunctions with effiffifficient photocatalyticproperties,Nanoscale 11(16)(2019)7720–7733.
2.Licht,S.,et al.,Ammonia synthesis by N2 and steam electrolysis inmolten hydroxide suspensions of nanoscale Fe2O3.Science,2014.345(6197):p.637-640.
3.a)G.Soloveichik,Nat.Catal.2019,2,377-380；b)B.H.R.Suryanto,H.-L.Du,D.Wang,J.Chen,A.N.Simonov,D.R.MacFarlane,Nat.Catal.2019,2,290-296.
4.C.Hu,X.Chen,J.Jin,Y.Han,S.Chen,H.Ju,J.Cai,Y.Qiu,C.Gao,C.Wang,Z.Qi,R.Long,L.Song,Z.Liu,Y.Xiong,J.Am.Chem.Soc.2019,141,7807。
【发明内容】
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于光催化氮还原杂多蓝(H
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于光催化氮还原杂多蓝(H
S1.磷钨酸还原：将工作电极、参比电极通过离子交换膜与对电极隔开，置于H型电解槽中，并向插有工作电极、参比电极的极室中加入磷钨酸溶液，向插有对电极的极室中加入磷酸溶液，通过电化学工作站对所述工作电极和参比电极施加电压，实现磷钨酸还原；
S2.杂多蓝(H
优选地，步骤S1中的所述离子交换膜在使用前，需先经以下工序处理，1)将切割好的离子交换膜浸入到过氧化氢溶液中，并在80℃下加热1h后，用去离子水煮沸1h；2)然后将经1)处理的离子交换膜置于稀硫酸溶液中，并在80℃下加热1h后，用去离子水再次煮沸1h即可。
优选地，所述工作电极为碳或碳布，所述参比电极为Ag/AgCl或Hg/HgO，所述对电极为Pt网。
优选地，步骤S1，加入两极室中的磷钨酸与磷酸的体积比为1:1。
优选地，步骤S1中，加入极室中的磷钨酸溶液的浓度为0.04mol/L，磷酸溶液的浓度为1.00mol/L。
优选地，对所述工作电极和参比电极之间施加的电压大小为-0.5V，并在该电压下转移800C电荷。
优选地，步骤S1中，磷钨酸溶液用氮气鼓泡，并保持在氮气气氛下进行还原。
优选地，步骤S2中，WCl
优选地，步骤S2中，搅拌时间为30min，升温加热条件为：在200℃下加热24h。
优选地，所述过氧化氢溶液的质量百分比为5wt％，所述稀硫酸溶液的质量百分比为5wt％。
本发明的有益效果是：通过本发明方法所合成的催化剂样品纯度高，合成工艺简单且先进，首次提出引入杂多蓝(H
其中的W
本发明方法简单、环保、低成本；催化效果明显，反应迅速，具有可重复性高等优点；对太阳光条件下还原氮气具有十分广阔的应用前景。
【附图说明】
图1为杂多蓝(H
图2为杂多蓝(H
图3为杂多蓝(H
图4为杂多蓝(H
【具体实施方式】
一种用于光催化氮还原杂多蓝(H
进一步地，步骤S1中的所述离子交换膜在使用前，需先经以下工序处理：1)将切割好的离子交换膜浸入到过氧化氢溶液中，并在80℃下加热1h后，用去离子水煮沸1h；2)然后将经1)处理的离子交换膜置于稀硫酸溶液中，并在80℃下加热1h后，用去离子水再次煮沸1h即可。
进一步地，所述工作电极为碳或碳布，所述参比电极为Ag/AgCl或Hg/HgO，所述对电极为Pt网。
在一些实施例中，步骤S1，加入两极室中的磷钨酸与磷酸的体积比为1:1。
在一些实施例中，步骤S1中，加入极室中的磷钨酸溶液的浓度为0.04mol/L，磷酸溶液的浓度为1.00mol/L。
在一些实施例中，对所述工作电极和参比电极之间施加的电压大小为-0.5V，并在该电压下转移800C电荷。
在一些实施例中，步骤S1中，磷钨酸溶液用氮气鼓泡，并保持在氮气气氛下进行还原。
在一些实施例中，步骤S2中，WCl
在一些实施例中，步骤S2中，搅拌时间为30min，升温加热条件为：在200℃下加热24h。
在一些实施例中，所述过氧化氢溶液的质量百分比为5wt％，所述稀硫酸溶液的质量百分比为5wt％。
下面通过具体实施例并结合附图，对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例
一种用于光催化氮还原杂多蓝(H
1).离子交换膜的处理：将切割好的离子交换膜浸入到质量分数为5wt％的过氧化氢溶液中，并将该溶液在80℃下加热1h，然后用去离子水煮沸1h；再将该离子交换膜置于5wt％的稀硫酸溶液中，在80℃条件下加热1h，最后再用去离子水煮沸1h。
2).电化学工作站还原磷钨酸：先提供H型的电解槽，然后向配备了碳电极和Ag/AgCl电极的极室内加入已配置的0.04mol/L的磷钨酸溶液100mL，向配备Pt网的另一极室内加入1.00mol/L的磷酸溶液100mL，两极室内需要用已经活化处理好的离子交换膜间隔，并通过电化学工作站对工作电极和参比电极施加电压，以实现磷钨酸的还原。在整个实验过程中，磷钨酸等溶液用氮气鼓泡，大力搅拌，并保持在氮气的气氛下进行还原。Pt网做对电极，碳或碳布做工作电极，Ag/AgCl或Hg/HgO做参比电极，用电化学工作站在-0.5V电压下进行两电子还原，在这个电位下通过800C电荷，已还原好的磷钨酸，所得到的溶液呈蓝黑色，可装入瓶中密封，避光保存。
3).W
4).杂多蓝(H
采用X射线衍射(XRD)、固体紫外漫反射、透射电子显微镜及高分辨透射电子显微镜表征上述方法制备的(H
由图1可以看出：其衍射峰均显示杂多蓝(H
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
机译： 生产4,18,32-TRIS-ARYL-11,25,39-TRIOXA-2,6,16,20,30,34-HEXATHIA-4,18,32-TRIAZAHEPTACYCLO [38.2.2.2 7 ，10 .2 12,15 .2 21,24 .2 26,29 .2 35,38 ] TETRAPENTACONTA-1（43），7（54），8,10（53），12（52），13,15（51），21（50），22,24（49），26（ 48），27,29（47），35（46），36,38（45），40,41-OCTADECAENES
机译： 生产4,18,32-TRIS（o，m，p-卤代苯基）-11,25,39-TRIOXA-2,6,16,20,30,34-HEXATHIA-4,18,32-TRIAZAHEPTACYCLO的方法[ 38.2.2.2 7,10 .2 12,15 .2 21,24 .2 26,29 。 2 35,38 ] TETRAPENTACONTA-1（43），7（54），8,10（53），12（52），13,15（51），21（50），22， 24（49），26（48），27,29（47），35（46），36,38（45），40,41-辛二烯
机译： 通过杂多酸盐cs2,5h0,5pw12o40催化的α氧化烯的异构化生产三元醇。
