本發(fā)明涉及電催化，具體涉及一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法及應用。

背景技術：

1、過氧化氫作為常見的化合物，廣泛應用在紡織漂白、造紙、廢水處理、醫(yī)療消毒和化學合成等領域，因此具有很大的市場需求。目前，工業(yè)化生產(chǎn)h2o2仍然依賴于傳統(tǒng)型蒽醌方式生產(chǎn)，存在產(chǎn)率低、能源消耗大以及污染嚴重的缺點。電催化氧氣還原能夠直接生產(chǎn)h2o2，過程綠色高效，因此具有很大的應用前景。

2、biobr作為一種常見的鹵氧化鉍型材料，由于[bi2o2]2+和[br]-交織排列，沿c軸形成[-br-bi-o-o-bi-br-]層，因此在其內(nèi)部形成內(nèi)建電場，促進了光生電子-空穴的分離，廣泛應用于有機物降解等方面，但未見其在電催化氧氣2e-還原成h2o2方面的應用。

3、因此，提出了一種簡單、原料安全、無毒無污染、低成本、高選擇性的biobr制備方法，以及制備得到的產(chǎn)品應用于電催化氧氣2e-還原成h2o2方面是非常有必要的。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，尤其是針對現(xiàn)有技術所存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法及應用能夠解決上述問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術手段：

3、一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，該方法包含以下步驟：

4、(1)、將bi前驅(qū)體以及表面活性劑加入到溶液中，攪拌均勻，得混合溶液；

5、(2)、向步驟(1)的混合溶液中加入br前驅(qū)體，攪拌均勻，得混合物，將混合物轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，聚四氟乙烯內(nèi)襯放入不銹鋼外殼中；

6、(3)、將步驟(2)中的聚四氟乙烯內(nèi)襯連同不銹鋼外殼在鼓風烘箱中反應，鼓風烘箱的溫度為130-150℃，反應時間為2-4h，反應結(jié)束后，冷卻至室溫后取出聚四氟乙烯內(nèi)襯，倒出反應液，反應液離心得沉淀，將沉淀用去離子水和乙醇反復洗滌數(shù)次，55-65℃下干燥12-24h，即得到biobr。

7、本發(fā)明進一步的方案為，所述bi前驅(qū)體為可溶解的金屬化合物bi(no3)3·5h2o；所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；所述溶液為去離子水和乙二醇的混合溶液，兩者體積比為1：5。

8、本發(fā)明進一步的方案為，所述步驟(1)中的攪拌時間為30-60min；所述步驟(2)中的攪拌時間為10-30min。

9、本發(fā)明進一步的方案為，所述br前驅(qū)體為可溶解的溴鹽，所述溴鹽包括溴化鉀、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽中的任何一種。

10、本發(fā)明進一步的方案為，所述bi前驅(qū)體與br前驅(qū)體摩爾比為1：1～1：1.2。

11、本發(fā)明進一步的方案為，將步驟(2)中的聚四氟乙烯內(nèi)襯連同不銹鋼外殼在鼓風烘箱中反應，鼓風烘箱的溫度為140℃，反應時間為3h，反應結(jié)束后，冷卻至室溫后取出聚四氟乙烯內(nèi)襯，倒出反應液，反應液離心得沉淀，將沉淀用去離子水和乙醇反復洗滌6次，65℃下干燥12h，即得到biobr。

12、本發(fā)明進一步的方案為，所述biobr呈花狀結(jié)構(gòu)，所述花狀結(jié)構(gòu)由多個biobr納米片自組裝而成。

13、本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法制備得到的biobr。

14、本發(fā)明的另一目的還在于提供一種本發(fā)明的biobr的應用，所述的biobr在電催化氧氣2e-還原為h2o2反應中應用，具體應用為：將制備的biobr與xc-72r以3：2質(zhì)量比例混合后，制備成墨水涂覆在玻碳電極上，干燥后作為工作電極在氧氣飽和的0.1m?koh溶液中測試電催化還原氧氣到過氧化氫的性能。

15、本發(fā)明的有益效果：

16、本發(fā)明提出一種biobr的制備方法，制備方法操作簡單，方法中的原料安全，具有低成本、高選擇性；本發(fā)明制備的biobr在堿性溶液中具有高催化性，使氧氣以2e-路徑轉(zhuǎn)化為h2o2。

技術特征：

1.一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種單原子和納米顆粒共存的催化材料的制備方法，其特征在于，所述bi前驅(qū)體為可溶解的金屬化合物bi(no3)3·5h2o；所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；所述溶液為去離子水和乙二醇的混合溶液，兩者體積比為1：5。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的攪拌時間為30-60min；所述步驟(2)中的攪拌時間為10-30min。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，其特征在于，所述br前驅(qū)體為可溶解的溴鹽，所述溴鹽包括溴化鉀、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽中的任何一種。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，其特征在于，所述bi前驅(qū)體與br前驅(qū)體摩爾比為1：1～1：1.2。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，其特征在于，將步驟(2)中的聚四氟乙烯內(nèi)襯連同不銹鋼外殼在鼓風烘箱中反應，鼓風烘箱的溫度為140℃，反應時間為3h，反應結(jié)束后，冷卻至室溫后取出聚四氟乙烯內(nèi)襯，倒出反應液，反應液離心得沉淀，將沉淀用去離子水和乙醇反復洗滌6次，65℃下干燥12h，即得到biobr。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法，其特征在于，所述biobr呈花狀結(jié)構(gòu)，所述花狀結(jié)構(gòu)由多個biobr納米片自組裝而成。

8.根據(jù)權利要求1-7中任一項權利要求所述的一種用于電催化還原氧氣的biobr制備方法制備得到的biobr。

9.根據(jù)權利要求8所述的biobr的應用，其特征在于，所述的biobr在電催化氧氣2e-還原為h2o2反應中應用，具體應用為：將制備的biobr與xc-72r以3：2質(zhì)量比例混合后，制備成墨水涂覆在玻碳電極上，干燥后作為工作電極在氧氣飽和的0.1m?koh溶液中測試電催化還原氧氣到過氧化氫的性能。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開一種用于電催化還原氧氣的BiOBr制備方法及應用，方法為將Bi前驅(qū)體以及表面活性劑加入到溶液中，得混合溶液；混合溶液中加入Br前驅(qū)體，得混合物，將混合物轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，聚四氟乙烯內(nèi)襯放入不銹鋼外殼中；聚四氟乙烯內(nèi)襯連同不銹鋼外殼在鼓風烘箱中反應，反應結(jié)束后，倒出反應液，反應液離心得沉淀，將沉淀用去離子水和乙醇反復洗滌數(shù)次，得到BiOBr；BiOBr在電催化氧氣2e<supgt;?</supgt;還原為H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;反應中應用。有益效果：制備方法操作簡單，方法中的原料安全，具有低成本、高選擇性；BiOBr在堿性溶液中具有高催化性，使氧氣以2e<supgt;?</supgt;路徑轉(zhuǎn)化為H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;。

技術研發(fā)人員：魏呵呵,龔學慶,王金玲
受保護的技術使用者：華東理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23