CN113718283A - 一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用 - Google Patents

一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113718283A
CN113718283A CN202110848931.7A CN202110848931A CN113718283A CN 113718283 A CN113718283 A CN 113718283A CN 202110848931 A CN202110848931 A CN 202110848931A CN 113718283 A CN113718283 A CN 113718283A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
anode material
noble metal
based anode
atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110848931.7A
Other languages
English (en)
Inventor
尹华杰
舒亚婕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110848931.7A priority Critical patent/CN113718283A/zh
Publication of CN113718283A publication Critical patent/CN113718283A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C25B11/065—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/24—Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/085—Organic compound

Abstract

本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用，所述碳基阳极材料所述原材料包括掺杂非金属碳基材料、掺杂非贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中至少一种；通过掺杂不同元素，引入官能团的种类和数量，调控碳基材料中碳原子p轨道在费米能级附近的填充度，达到对电化学产氯反应中间体吸附能的精确调控，最终实现在电解产氯具有高催化活性、高选择性以及在强酸性条件下具有长效稳定性的特点。可广泛应用于氯碱工业、电解海水制氯、电渗析、电解海水盐水防污、污水处理、泳池或饮用水消毒等领域。

Description

一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用
技术领域
本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用。
背景技术
电化学催化产氯是目前最有价值和应用最为广泛的电化学反应之一，其应用领域包括 氯碱工业、电解海水制氯、电解海水防污、污水治理以及化工合成等。电化学产氯的关键 之一是电解用阳极。早期在氯碱工业中选择石墨作为析氯阳极，但其所需工作电压大、寿 命短，因此开发了具有高稳定性的钛基金属氧化物，并在随后几十年的发展和应用中，逐 步形成了一系列在金属钛板上负载以钌、铱等贵金属氧化物为活性组分，混合有二氧化钛 的二元复合涂层电极——尺寸稳定阳极(DSA)。
尽管DSA电极作为析氯阳极在氯碱工业应用中展现出了优异的催化活性及稳定性，但 是其所需的贵金属价格高昂、供求紧缺以及在酸性条件下，金属氧化物固溶体结构不稳 定，易溶出而带来潜在的环境风险等问题。针对低氯离子浓度的海水或污水，DSA电极的 副反应析氧活性高，其金属氧化物固溶体结构易遭到破坏，同时海水中存在多种阴离子、 阳离子，易使活性组分流失，并导致钛基体钝化，造成DSA电极失效等问题。上述缺点严重的制约了贵金属基DSA电极的量产化及该技术在各领域的扩大应用。
近年来大量研究发现，非金属碳基材料在电化学氧还原反应、燃料电池中都展现出了 可媲美与贵金属催化剂的优异性能。但在，针对碳基材料在电解产氯领域的相关研究仍然 十分匮乏。鉴于碳基材料的低成本和高可设计性，实际开发碳基电解产氯催化剂和电极材 料无疑具有重要的应用价值和科学意义。
发明内容
本申请提供了一种电解产氯的碳基阳极材料和应用，以解决现有技术中贵金属基DSA 电极中金属氧化物固溶体结构不稳定，易溶出，电极易失效的技术问题。
一种电解产氯的碳基阳极材料，所述碳基阳极材料包括掺杂非金属碳基材料、掺杂非 贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中至少一种。
可选的，所述掺杂非金属碳基材料的掺杂原子为非金属原子，所述非金属原子包括 氧、硼、氮和硫原子中至少一种；所述掺杂非贵金属碳基材料的掺杂原子为非贵金属原子，所述非贵金属包括钴、铁、铜、镍和锰中至少一种，所述掺杂非贵金属氧化物的掺杂 物为非贵金属氧化物，所述非贵金属氧化物包括含钴氧化物、含铁氧化物、含铜氧化物、 含镍氧化物和含锰氧化物中至少一种。
可选的，掺杂非金属碳基材料中，所述非金属原子与碳原子的摩尔比大于1∶100；掺 杂非贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中，所述非贵金属原子与所述碳原子 的摩尔比大于1∶100。
可选的，所述碳基阳极材料为以基底碳和掺杂原子形成的碳基材料，所述基底碳包 括：石墨、导电炭黑粉末、碳纳米管、活性炭、碳凝胶、碳纳米分子筛、碳纤维和碳化生 物质中至少一种。
可选的，所述碳纤维包括：碳纸、碳绒、碳布和石墨毡中至少一种；所述碳化生物质包括：壳聚糖、纤维素和木质素中至少一种。
可选的，所述碳基阳极材料以碳基材料为原材料形成的具有含氧官能团的碳基阳极材 料；所述含氧官能团包括：羟基、羰基、羧基和酯基中的至少一种。
可选的，所述碳基阳极材料的比表面积大于500m2/g。
一种气体扩散电极，所述气体扩散电极包括以所述碳基阳极材料为原料制备得到，用 于电解产氯。
一种碳基阳极材料的应用，所述应用包括将所述碳基阳极材料用于电解海水制氯、氯 碱工业、电渗析、电容去离子、电解盐水防污、污水处理、泳池或饮用水消毒。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例中用分利用了碳基材料本身优异的稳定性和高导电性，通过掺杂不同元 素和引入官能团的种类和数量，调控碳基材料中碳原子p轨道在费米能级附近的填充，达到 对电化学产氯反应中间体吸附能的精确调控，最终实现在电解产氯具有高催化活性、高选 择性以及在强酸性条件下具有长效稳定性的特点，解决了现有技术中DSA电极中副反应析 氧活性高、金属氧化物固溶体结构不稳定，易溶出，电极易失效的技术问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例， 并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1为本发明实施例合成的O-BP的扫描电镜图；
图2为本发明实施例合成O-BP的透射电镜图；
图3本本发明实施例合成的O-BP和其他碳基材料的极化曲线图；
图4为本发明制得O-BP催化剂在中性条件下低浓度NaCl溶液中极化曲线图；
图5为O-BP在不同pH条件下的极化曲线图；
图6为O-BP和石墨棒在4M NaCl、pH为1电解液中的稳定性和法拉第效率图；
图7为O-BP在4MNaCl、pH为1和常温条件下的极化曲线图；
图8为O-BP在4MNacCl、pH为1在70℃条件下的极化曲线图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的 附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本 申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
第一方面，本申请提供了一种电解产氯的碳基阳极材料，所述碳基阳极材料包括掺杂 非金属碳基材料、掺杂非贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中至少一种。
本申请实施例中首次提出选用非金属的碳基材料作为析氯阳极，取代了传统以钌氧化 物为活性组分的DSA电极。所述的碳基阳极材料具有高效催化活性、选择性以及长效稳定 性，同时其制备方法简单、成本低廉、工艺简单、可适用于大规模工业生产。所述碳基阳 极材料具有高效催化活性、选择性以及强酸性条件下长效稳定性，制备方法简单、经济、可适用于大规模工业生产。
作为一种可选的实施方式，所述掺杂非金属碳基材料的掺杂原子为非金属原子，所述 非金属原子包括氧、硼、氮和硫原子中至少一种；所述掺杂非贵金属碳基材料的掺杂原子 为非贵金属原子，所述非贵金属包括钴、铁、铜、镍和锰中至少一种，所述掺杂非贵金属 氧化物的掺杂物为非贵金属氧化物，所述非贵金属氧化物包括含钴氧化物、含铁氧化物、 含铜氧化物、含镍氧化物和含锰氧化物中至少一种。
本申请实施例中，掺杂原子或掺杂物为非贵金属氧化物可以参与后续反应，使碳基材 料获得含氧官能团，进行电解产氯。
作为一种可选的实施方式，掺杂非金属碳基材料中，所述非金属原子与碳原子的摩尔 比大于1∶100；掺杂非贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中，所述非贵金属原 子与所述碳原子的摩尔比大于1∶100。
作为一种可选的实施方式，所述碳基阳极材料为以基底碳和掺杂原子形成的碳基材 料，所述基底碳包括：石墨、导电炭黑粉末、碳纳米管、活性炭、碳凝胶、碳纳米分子 筛、碳纤维和碳化生物质中至少一种。
本申请实施例中的任意一种基底碳均可实现本发明实施例的目的，可以用于实验室的 电解产氯或工业上大规模的电解产氯。
本申请实施例中对所述基底碳进行非金属原子掺杂或非贵金属氧化物负载处理，后进 行第一处理，得到碳基阳极材料。
作为一种可选的实施方式，所述碳纤维包括：碳纸、碳绒、碳布和石墨毡中至少一种；所述碳化生物质包括：壳聚糖、纤维素和木质素中至少一种。
本申请实施例中，所述碳黑粉末可以为乙炔黑，或市场上购买的型号为VulcanXC- 72R或BP2000的一类碳黑粉末，或Ketjen炭黑。
作为一种可选的实施方式，所述碳基阳极材料的比表面积大于500m2/g，较高的比表 面积可以有效吸附氯，有利于产氯反应。
作为一种可选的实施方式，所述碳基阳极材料为以碳基材料为原材料形成的具有含氧 官能团的碳基阳极材料；所述含氧官能团包括：羟基、羰基、羧基和酯基中的至少一种。
本申请实施例中，所述含氧官能团中的羟基、羰基、羧基和酯基可在后续电解产氯过 程中参与反应，通过改变碳基材料中碳原子p轨道在费米能级附近的填充度，达到对电化 学产氯反应中间体吸附能的精确调控。
本申请实施例中，所述碳基阳极材料可以为以下化学通式中任意一种：
Figure BDA0003179382000000041
本申请实施例中，所述碳基阳极材料在pH＝1-14的环境下稳定。优选的，在酸性条件 (pH＜3)下稳定。
本申请实施例中，提供了一种碳基阳极材料的制备方法，所述方法包括下列步骤：
获取所述碳基原材料；
对所述碳基原材料进行第一处理，得到碳基阳极材料；
所述第一处理包括电化学处理、水热处理、化学处理和热处理中的至少一种。
本申请实施例中，所述热处理包括将所述原材料在保护氛围下以300℃-1000℃进行加 热1-4小时。
本申请实施例中，所述热处理的方式为共同焙烧，化学处理可以为酸处理。
一种气体扩散电极，所述气体扩散电极包括以所述碳基阳极材料为原料制得，电解产 氯。
一种碳基阳极材料的应用，所述应用包括将所述碳基阳极材料用于电解海水制氯、氯 碱工业、电渗析、电容去离子、电解盐水防污、污水处理、泳池或饮用水消毒。
下面将结合实施例和实验数据，对本发明进行详细说明。
实施例1
在本实施方案中，非金属原子为氧原子，基底碳选择高导电碳黑粉末BP2000。通过高温热处理的方法制备具有含氧官能团羟基、羰基、羧基和酯基中的至少一种的碳基阳极材料，即碳基催化剂，命名为O-BP。
所述的O-BP2000的具体制备步骤如下：称取一定量的BP2000于刚玉坩埚中，置于马弗炉中，从室温以5-10℃/每分钟的速率升温至400-600℃，恒温保持2-3小时后自然冷却，所得粉末即为O-BP，可作为阳极材料用于电化学产氯。
图1和图2所示为合成的O-BP的扫描电镜图和透射电镜图，从图中可看出O-BP呈现不规则“洋葱碳”结构，其表面粗糙并有无定形边缘。
实施例2
本实施例选取掺杂有硼原子、氮原子、硫原子中至少一种非金属原子的碳基材料作为 碳基阳极材料。非金属原子为氧原子，基底碳选择碳纤维。通过高温热处理的方法制备具 有含氧官能团羟基、羰基、羧基和酯基中的至少一种的碳基阳极材料，即碳基催化剂，命 名为O-CF。
具体制备步骤如下：以碳纤维作为氧化阳极、石墨棒作为阴极对碳纤维表面进行连续 阳极氧化处理。以5％-10％的碳酸氢铵为电解液电解时间为50秒-5分钟，电解温度为22- 80℃，在阳极氧化过程中通过调整电流强度50mA-5A，实现氧化过程的控制，为了碳纤维 表面残留的电解质溶液，经阳极氧化处理后的碳纤维用去离子水洗至中性，放入80-120℃ 烘箱中烘2-8小时。此O-CF碳基材料可作为阳极材料用于电化学产氯。
实施例3
本实施例选取掺杂有硼原子、氮原子、硫原子中至少一种非金属原子的碳基材料作为 碳基阳极材料。在本实施方案中，非金属原子为氮原子，碳基材料选择碳纳米管。
具体制备步骤如下：称取一定量的碳纳米管，与三聚氰胺置于玛瑙研钵中，充分研磨 20分钟使碳纳米管与三聚氰胺均匀混合；将研磨好的样品转移到瓷舟后置于管式炉中，然 后往管式炉中通氮气30分钟，确保将空气排净，设定升温速率为5-10℃/分钟，并在400-700℃维持2-3小时，反应结束后持续通氮气直至温度降至室温，得到氮掺杂的碳纳米管材料，其中氮原子与碳原子的原子百分比为1％以上，得到碳基阳极材料，用于电化学产 氯。
实施例4
本实施例选取负载包含钴、铁、铜、镍、锰元素中至少一种非贵金属氧化物的碳基材 料作为阳极材料。在本实施方案中，非贵金属元素为锰，碳基材料选择碳布，制备的碳布。
具体制备步骤如下：称取2mmol CoSO4·7H2O溶于50mL去离子水中，充分搅拌30 分钟后加入0.2g碳纳米管，搅拌浸泡10小时后，用去离子水洗涤2-3次以除去表面物理 吸附的Co2+，干燥10--12小时，将干燥的样品置于管式炉中并通入氩气，加热至600-900℃ 恒温热解2-3小时，得到钴掺杂的碳纳米管材料，可作为阳极材料用于电化学产氯。
实施例5
本实施例选取掺杂有硼原子、氮原子、硫原子中至少一种非金属原子和负载包含钴、 铁、铜、镍、锰元素中至少一种非贵金属氧化物的碳基材料作为碳基阳极材料。在本实施 方案中，非金属原子为氮原子，非贵金属元素为钴，碳基材料选择碳纳米管。其具体实施步骤具体制备步骤如下：称取2mmol CoSO4·7H2O，2mmol NH4F和5mmol尿素溶于50 mL去离子水中，充分搅拌30分钟后加入0.5g的实施例3中氮掺杂的碳纳米管，搅拌 10min后将混合液加入到水热釜中进行水热反应，水热温度为80-180℃，反应时间为8-24 小时。反应结束自然冷却后，将所得样品洗涤干燥，并将干燥后的样品置于管式炉氩气氛 围中200-800℃煅烧3-5小时，得到负载Co3O4的氮掺杂碳纳米管材料，可作为阳极材料用 于电化学产氯。
实施例6
利用实施例1中制得的O-BP催化剂在以氯碱工业为背景的电化学产氯反应(CER)中的应用：
使用三电极体系在CHI 760D型电化学工作站(上海辰华)上测试O-BP电催化剂的电化学氯生成性能，电解质溶液为4M NaCl，pH＝1，银/氯化银(Ag/AgCl，3M)电极和石墨 棒分别为参比电极和对电极。制备的O-BP催化剂和5wt％Nafion溶液分散在在1mL的异 丙醇中，水浴超声30min后形成均匀的悬浮液。对于旋转圆盘电极测试，取30-50uL催化 剂分散液均匀滴在直径为5mm的玻碳电极上，在室温下干燥；对于稳定性测试，取100- 150uL催化剂分散液均匀滴在直径为0.5×0.5cm2的碳纸上，在室温下干燥。所有工作电极 施加的测试电位(vs.Ag/AgCl)转化为标准氢电势电位(vs.RHE)：E(RHE)＝E(Ag/AgCl)+ 0.059×pH+0.197。
线性扫描伏安法(LSV)在扫描速度为10.0mV·s-1时进行测试。稳定性测试选用H型电 解池，其中选用阳离子交换膜N424隔离两腔室。稳定性在电流密度为j＝100 mA cm-2下测定264小时。定期更换阳离子交换膜和电解液，以便维持阳极室的电解液浓度和pH 值。反应法拉第效率通过DPD显色法测定反应后的溶液和气体浓度，见图6，从图中可以 看出，O-BP稳定性好，且其法拉第效率约为100％，说明O-BP产氯选择性高。
如图3所示，为本发明制得的O-BP的极化曲线图，O-BP在4M NaCl中极化曲线 图；RuO2在4M NaCl中极化曲线图；BP在4M NaCl中极化曲线图；Graphite Rod(石墨 棒)在4MNaCl中极化曲线图；O-BP(4M NaClO4)在4M NaClO4环境中极化曲线图， 从图中可以看出该催化剂相对于其他材料，具有更优异的CER活性。
实施例7
利用实施例2中制得的O-BP催化剂在以海水等含低浓度盐度的水为背景的电化学产 氯反应(CER)中的应用：
使用三电极体系在CHI 760D型电化学工作站(上海辰华)上测试O-BP电催化剂的电化学氯生成性能，电解质溶液为0.33M NaCl，pH＝7-8，银/氯化银(Ag/AgCl，3M)电极 和石墨棒分别为参比电极和对电极。制备的O-BP催化剂和5wt％Nafion溶液分散在在 1mL的异丙醇中，水浴超声30分钟后形成均匀的悬浮液。对于旋转圆盘电极测试，取30- 50uL催化剂分散液均匀滴在直径为5mm的玻碳电极上，在室温下干燥；对于稳定性测 试，取100-150uL催化剂分散液均匀滴在直径为0.5×0.5cm2的碳纸上，在室温下干燥。所 有工作电极施加的测试电位(vs.Ag/AgCl)转化为标准氢电势电位(vs.RHE)：E(RHE)＝ E(Ag/AgCl)+0.059×pH+0.197。
图4所示，为本发明制得的O-BP在低浓度0.33M NaCl，pH＝7-8中极化曲线图；从图中可看出O-BP仍具有较好的产氯性能。
线性扫描伏安法(LSV)在扫描速度为10.0mV·s-1时进行测试。稳定性测试选用H型电 解池，其中选用阳离子交换膜N424隔离两腔室。稳定性在电流密度为j＝100 mA cm-2下测定264小时。定期更换阳离子交换膜和电解液，以便维持阳极室的电解液浓度和pH 值。反应法拉第效率通过DPD显色法测定反应后的溶液和气体浓度。
附图的具体解释：
图5为O-BP在不同pH条件下的极化曲线图，表明O-BP在不同pH条件下均具有较 高的CER活性，且H+对O-BP的CER性能影响较小，在不同pH条件下均可以稳定的作 为碳基阳极材料使用。
图6为O-BP与普通石墨棒的计时电势曲线和在100mA cm-2恒电流密度下的法拉第效 率图，该实验在强酸性条件下pH为1的条件下测得，O-BP电极的法拉第效率约为100％，说明该材料产氯气选择性高；在电流密度为100mA cm-2下，O-BP(下面一条横线 部分的线)与普通石墨棒比较可看出，普通石墨电极所需电压大稳定性差，消耗快，而O- BP电极在长时间(264小时)范围内的电压稳定在1.5V左右，说明其具有高稳定性和高 产氯选择性。
图7中，A图为O-BP在4MNaCl、pH为1和常温条件下的极化曲线图，一个为 95％iRcorrected(内电阻校正)O-BP曲线，一个为常规O-BP极化曲线；B图为O-BP在 不同电流密度下的电势，从图中可以看出O-BP在大电流密度下，仍具有低过电势，电流 电势稳定，可以用作电化学产氯阳极材料使用。
图8为O-BP在4MNacl，pH为1和70℃条件下的极化曲线图，随着温度升高，其所 需过电位进一步下降，当其电流密度为1Acm-2时，其过电位仅113mV，说明O-BP在氯 碱工业环境，70℃时的过电压低，可以作电化学产氯阳极材料使用，电流电势稳定。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵 盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些 要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者 设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并 不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对 这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原 理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不 会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的 最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电解产氯的碳基阳极材料，其特征在于，所述碳基阳极材料包括掺杂非金属碳基材料、掺杂非贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中至少一种。
2.根据权利要求1所述的碳基阳极材料，其特征在于，所述掺杂非金属碳基材料的掺杂原子为非金属原子，所述非金属原子包括氧、硼、氮和硫原子中至少一种；所述掺杂非贵金属碳基材料的掺杂原子为非贵金属原子，所述非贵金属包括钴、铁、铜、镍和锰中至少一种，所述掺杂非贵金属氧化物的掺杂物为非贵金属氧化物，所述非贵金属氧化物包括含钴氧化物、含铁氧化物、含铜氧化物、含镍氧化物和含锰氧化物中至少一种。
3.根据权利要求2所述的碳基阳极材料，其特征在于，掺杂非金属碳基材料中，所述非金属原子与碳原子的摩尔比大于1∶100；掺杂非贵金属碳基材料和负载非贵金属氧化物碳基材料中，所述非贵金属原子与所述碳原子的摩尔比大于1∶100。
4.根据权利要求1所述的碳基阳极材料，其特征在于，所述碳基阳极材料为以基底碳和掺杂原子形成的碳基材料，所述基底碳包括：石墨、导电炭黑粉末、碳纳米管、活性炭、碳凝胶、碳纳米分子筛、碳纤维和碳化生物质中至少一种。
5.根据权利要求4所述的碳基阳极材料，其特征在于，所述碳纤维包括：碳纸、碳绒、碳布和石墨毡中至少一种；所述碳化生物质包括：壳聚糖、纤维素和木质素中至少一种。
6.根据权利要求1所述的碳基阳极材料，其特征在于，所述碳基阳极材料以碳基材料为原材料形成的具有含氧官能团的碳基阳极材料；所述含氧官能团包括：羟基、羰基、羧基和酯基中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的碳基阳极材料，其特征在于，所述碳基阳极材料的比表面积大于500m2/g。
8.根据权利要求1所述的碳基阳极材料，其特征在于，所述碳基阳极材料在pH＝1-14的环境下稳定。
9.一种气体扩散电极，其特征在于，所述气体扩散电极包括以权利要求1-8中任意一项所述的碳基阳极材料为原料制备得到，用于电解产氯。
10.一种如权利要求1-8中任意一项所述的碳基阳极材料的应用，其特征在于，所述应用包括将所述碳基阳极材料用于电解海水制氯、氯碱工业、电渗析、电容去离子、电解盐水防污、污水处理、泳池或饮用水消毒。
CN202110848931.7A 2021-07-26 2021-07-26 一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用 Pending CN113718283A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110848931.7A CN113718283A (zh) 2021-07-26 2021-07-26 一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110848931.7A CN113718283A (zh) 2021-07-26 2021-07-26 一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113718283A true CN113718283A (zh) 2021-11-30

Family

ID=78674029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110848931.7A Pending CN113718283A (zh) 2021-07-26 2021-07-26 一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113718283A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115463625A (zh) * 2022-10-26 2022-12-13 湖北大学 银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
云斯宁: "《新型能源材料与器件》", 31 May 2019, 中国建材工业出版社第1版 *
李光明等: "《资源化视角的污染控制理论与实践》", 31 December 2019, 上海交通大学出版社第1版 *
王梦蛟等译: "《炭黑》", 30 November 1982, 化学工业出版社第1版 *
范新庄等: "电化学改性石墨电极在不同溶液中的准电容及电催化性能", 《物理化学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115463625A (zh) * 2022-10-26 2022-12-13 湖北大学 银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2792639B1 (en) Carbon-based material, electrode catalyst, oxygen reduction electrode catalyst, gas diffusion electrode, aqueous solution electrolysis device, and method of preparing carbon-based material
CN106868563B (zh) 一种硒化物薄膜修饰泡沫镍电极的制备方法及其应用
Xiang et al. Hierarchical coral-like FeNi (OH) x/Ni via mild corrosion of nickel as an integrated electrode for efficient overall water splitting
JP4223958B2 (ja) 改良されたロジウム電気触媒の製造方法
CN112647095B (zh) 原子级分散的双金属位点锚定的氮掺杂碳材料及其制备和应用
CN113437314B (zh) 氮掺杂碳负载低含量钌和Co2P纳米粒子的三功能电催化剂及其制备方法和应用
Papazisi et al. Preparation and characterization of IrxPt1− xO2 anode electrocatalysts for the oxygen evolution reaction
CN108220997B (zh) 一种含碳包镍单壁碳纳米管复合材料及其制备方法和用途
CN113136597B (zh) 一种铜锡复合材料及其制备方法和应用
Yang et al. Templating synthesis of hierarchically meso/macroporous N-doped microalgae derived biocarbon as oxygen reduction reaction catalyst for microbial fuel cells
Feng et al. Copper-doped ruthenium oxide as highly efficient electrocatalysts for the evolution of oxygen in acidic media
CN110314690A (zh) 具有异质界面耦合的双金属硫化物Ni3S2/FeS复合材料及其制备方法与应用
Chen et al. Controllable preparation of Ti/TiO2-NTs/PbO2–CNTs–MnO2 layered composite materials with excellent electrocatalytic activity for the OER in acidic media
CN111041508A (zh) 四氧化三钴阵列/钛网分解水制氧电极及其制备方法
Wang et al. Natural bamboo-derived O-doped rocky electrocatalyst for high-efficiency electrochemical reduction of O2 to H2O2
Jia et al. One-step synthesis of Co2P/NP co-doped porous carbon composites derived from soybean derivatives as acidic and alkaline HER electrocatalysts
CN112760677B (zh) 铱钨合金纳米材料、其制备方法及作为酸性析氧反应电催化剂的应用
CN113718283A (zh) 一种电解产氯的碳基阳极材料及其应用
CN112023922B (zh) 一种Pt-MnO2材料及其制备方法和应用
CN113621979A (zh) 一种电解产氯的碳基阳极材料的制备方法与应用
CN116288477A (zh) 一种双功能高熵纳米合金电催化剂及其制备方法
CN114196969B (zh) 一种钌基析氧反应催化剂及其制备方法与应用
CN108654655A (zh) 一种用于制备燃料电池专用氢的磷化铑催化剂及制备方法
CN113249752B (zh) 一种Fe2P-WOx析氧电催化剂制备方法
CN112626553B (zh) 一种空心碳管复合材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211130