CN114032579B - 一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的应用 - Google Patents

一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的应用，铜锡双金属氢氧化物催化剂为CuSn(OH)6；称取CuSn(OH)6分散在易挥发溶剂中，并向其中加入萘酚溶液，超声得到均匀分散的分散液；取电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上；以Pt电极作为对电极，汞/***电极为参比电极，所制作的电极为工作电极，构成标准三电极体系，氨为底物，硫酸钾溶液为电解液，保持溶液pH为9～13进行电解测试，得到氮气法拉第效率和分电流密度在最优电位下分别能达到70％和1mA·cm‑2以上。应用于电催化氨氧化具有较低的氧化起峰电位0.85V vs.Hg/HgO，较高的电催化氨氧化制氮气的法拉第效率。

Description

一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的 应用
技术领域
本发明属于电催化氨氧化制氮气领域，具体地说即一种催化剂在电催化氨氧化制氮气领域的应用方法。特别是涉及一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的应用。
背景技术
氮循环平衡对于维持良好生态环境具有重要作用。工业以及生活中含氮废水的过量排放容易导致水体富营养化，同时也会对水体氮循环平衡造成不良影响。目前，处理含氮废水主要通过折点氯法和微生物分解法。但是复杂的硝化-反硝化过程导致微生物法耗时长，而折点氯法产生的氯胺和卤代物副产物易对环境造成二次污染。直接电化学氨氧化法(dAOR)由于其操作简单、无含氯试剂添加成为具有广阔应用前景的方法。除了废水处理，直接氨氧化还被应用于直接氨燃料电池以及氨传感器等方面。但是由于缺少高效的电化学氨氧化催化剂以及其自身缓慢的动力学限制，目前直接电化学氨氧化还未实现工业化应用。
传统贵金属(如Pt、Ir)具有低的dAOR过电位和高的催化活性，但是价格昂贵、资源匮乏限制了其大规模应用。因此，开发非贵金属基催化剂应用于电催化氨氧化领域成为研究热点。Xuan Jiang等人研究发现Cu(OH)2催化剂应用于电催化氨氧化时表现出较低的氨去除速率，且易催化氨氧化形成过氧化产物-硝酸盐。硝酸盐也是一种废水污染物。虽然理论计算的研究表明在廉价过渡金属元素中Cu被认为具有较高的dAOR活性，但是由于Cu表面对于NH3的吸附能力较弱，阻碍了NH3分子去质子化过程(The Journal of PhysicalChemistry C,2015.119(26),14692-14701)。并且废水中所含氨氮浓度较低，一般在0.001～0.1mol/L。，因此电催化氨氧化领域中氨吸附也是一个重要挑战。以往研究表明Sn基材料对NH3分子具有较强的吸附能力(The Journal of Physical Chemistry C,2011.115(46),23050-23056)。虽然目前针对电催化氨氧化反应开发了一些催化剂，但并没有关于铜锡双金属催化剂应用于电催化氨氧化的报道。
发明内容
本发明的目的为克服上述不足，提供一种价格低廉且具有高效电催化氨氧化活性的铜锡双金属氢氧化物催化剂应用于电催化氨氧化制氮气领域。
本发明的技术方案如下：
一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的应用，催化剂为CuSn(OH)6，应用方法如下：
(1)称取铜锡双金属氢氧化物催化剂(CuSn(OH)6)分散在易挥发溶剂中，并向其中加入萘酚溶液，超声得到均匀分散的分散液；
(2)取步骤(1)的电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上；
(3)以Pt电极作为对电极，汞/***电极为参比电极，步骤(2)所制作的电极为工作电极，构成标准三电极体系，氨为底物，硫酸钾溶液为电解液，保持溶液pH为9～13进行电解测试，所得到氮气法拉第效率和分电流密度在最优电位下分别能达到70％和1mA·cm-2以上。
优选条件：
易挥发性溶剂：N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、异丙醇，优选为N,N-二甲基甲酰胺。
电极分散液中催化剂质量浓度为5～15mg/mL，优选为10mg/mL。
萘酚溶液用量为25～75μL，优选为40～50μL。
硫酸钾溶液浓度是0.1～1mol/L，优选为0.4～0.5mol/L。
pH优选为11。
电解电压范围为0.8～2.0V vs.Hg/HgO。
本发明催化剂制备方法根据文献(Journal of Materials Chemistry A,2019.7(13):p.7932-7938)并将文献中的锡盐换为可溶性氯化亚锡。前驱体溶液A与前驱体溶液B中可溶性锡盐和可溶性铜盐的摩尔量之比优选为4:1～1:2。
称取可溶性锡盐溶于氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将可溶性铜盐溶于纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn双金属氢氧化物催化剂。
本发明的显著优点：
(1)本发明催化剂应用于电催化氨氧化制氮气反应，具有优异的催化性能。同时，催化剂的应用过程简单，操作方便，且对环境友好，无二次污染，具有广阔的应用前景。
(2)本发明的CuSn双金属氢氧化物催化剂应用于电催化氨氧化具有较低的氧化起峰电位(0.85V vs.Hg/HgO)，且具有较高的电催化氨氧化制氮气的法拉第效率(可达50％以上)。
附图说明
图1是实施例1、对比例1得到的CuSn(OH)6和Cu(OH)2催化剂电催化氨氧化电压-电流密度曲线图。
图2是实施例2、对比例1得到的CuSn(OH)6和Cu(OH)2催化剂电催化氨氧化制氮气法拉第电流效率曲线图。
图3是实施例2、对比例1得到的CuSn(OH)6和Cu(OH)2催化剂电催化氨氧化制氮气分电流密度曲线图。
图4是实施例9得到的CuSn(OH)6催化剂电催化氨氧化产物法拉第电流效率曲线图。
图5是实施例9得到的CuSn(OH)6催化剂电催化羟胺氧化产物法拉第电流效率曲线图。
图6是实施例10得到的CuSn(OH)6、Sn(OH)x和Cu(OH)2催化剂质谱-程序升温化学吸附曲线图。
具体实施方案
下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方法不限于此。
实施例1
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+0.5mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.85V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.0mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例2
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取5mg CuSn(OH)6催化剂分散于0.5mL乙醇溶液中，将25μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+0.1mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氨氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.84V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.0mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例3
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将40μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+0.4mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.85V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.1mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例4
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+0.5mol硫酸钾为电解液。在pH为13条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.85V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.3mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例5
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+1mol硫酸钾为电解液。在pH为9条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.86V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.0mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
对比例1
(1)准确称取15mg Cu(OH)2催化剂分散于1.5mL异丙醇溶液中，将75μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+0.5mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氨氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.84V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度为0.5mA/cm-2，氮气最大法拉第效率低于50％。
图1为实施例1和对比例1中CuSn(OH)6和Cu(OH)2催化剂的电压-电流密度曲线。从图中可以看出CuSn(OH)6具有较低的起峰电位，在0.85V vs.Hg/HgO开始起峰。CuSn(OH)6在较低电位1.2V vs.Hg/HgO出现一个峰值电流密度(0.85mA/cm-2)。
图2为实施例2、对比例1中CuSn(OH)6和Cu(OH)2催化剂电催化氨氧化制氮气法拉第效率图。从图中可以看出，随着所加电压的增加，氮气的法拉第效率都降低。这是由于所加电压越大，氨氧化的竞争反应-氧析出反应越严重。CuSn(OH)6催化剂具有较高的氮气法拉第效率，最高可达50％以上，最大电流密度可达1.2mA/cm-2。
图3为实施例2、对比例1中CuSn(OH)6和Cu(OH)2催化剂电催化氨氧化制氮气分电流密度曲线图。图中主要描述了电压从1.0增加到1.4V vs.Hg/HgO，氮气分电流密度变化。从图中可以看出，在整个电解范围中，CuSn(OH)6都表现出较高的氮气分电流密度，最高电流密度可达1.2mA/cm-2。、
实施例6
催化剂制备：称取3.3mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将3.3mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+1mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.86V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.0mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例7
催化剂制备：称取1.32mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将5.28mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL乙醇溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+1mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.85V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.0mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例8
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系，10mmol NH3+1mol硫酸钾为电解液。在pH为11条件下进行电催化氧化电解活性测试。CuSn(OH)6表现出较低的起峰电位(0.87V vs.Hg/HgO)，氮气分电流密度可达1.0mA/cm-2，氮气最大法拉第效率可达50％以上。
实施例9
制备工作电极以及其在电催化羟胺氧化中的应用。具体实施步骤：
催化剂制备：称取2.2mmol氯化亚锡溶于100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中形成前驱体溶液A；将4.4mmol硫酸铜溶解于50mL纯水中形成前驱体溶液B；将前驱体溶液B在搅拌状态下缓慢滴入前驱体溶液A，待滴加结束，保持搅拌；反应结束后，分离，洗涤，置于真空烘箱中干燥，即得到CuSn(OH)6催化剂。
(1)准确称取10mg CuSn(OH)6催化剂分散于1mL乙醇溶液中，将50μL的萘酚溶液加入到上述溶液中超声1h，得到电极分散液。取160μL电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上，室温干燥备用。
(2)以Pt片为对电极，汞/***(Hg/HgO)电极为参比电极，步骤(1)所制备的电极为工作电极，构成标准的三电极体系。分别在10mmol羟胺(HO-NH2)+0.5mol硫酸钾和10mmolNH3+0.5mol硫酸钾的电解液中，在pH为11条件下进行电催化氧化电解活性测试。
图4，5为实施例9中CuSn(OH)6分别对不同底物(NH3和HO-NH2)进行电催化氧化，所得到的各种产物的法拉第效率图。从图中可以看出CuSn(OH)6电催化氧化氨的主要产物为氮气，最大效可达75％以上，过氧化产物-硝酸盐的法拉第效率最大仅有19.6％，但是电催化氧化羟胺的主产物为硝酸盐，最大效率可达到75％以上，几乎没有氮气生成，说明HO-NH2中间体的形成会导致生成过氧化产物。Cu-Sn双金属位点可以减少HO-NH2中间体的形成。因此，说明CuSn(OH)6催化剂中Cu、Sn之间的协同效应促进电催化氨氧化生成氮气。
实施例10
测试催化剂对氨的吸附性能。具体实施步骤：
(1)Sn(OH)x催化剂制备：将6.6mmol氯化亚锡溶解于50mL纯水中。然后在不断搅拌的条件下，将其缓慢滴加到100mL 2mol/L的氢氧化钠溶液中。滴加结束后，保持搅拌5h。反应结束后，用乙醇和超纯水洗涤三次后放入真空烘箱干燥，得到产物，记为Sn(OH)x。
(2)称取Cu2Sn1(OH)6、Sn(OH)x和Cu(OH)2催化剂在氨气氛围中进行质谱-程序升温化学吸附(MS-TPD)测试，测试催化剂对于氨的吸附性能。
图6为实施例10中Cu(OH)2，Sn(OH)x和CuSn(OH)6催化剂的MS-TPD曲线，Sn(OH)x在约100℃和395℃处的吸附峰分别对应于NH3的物理吸附和化学吸附。同时，CuSn(OH)6催化剂表现出两个NH3解吸峰，其位置与Sn(OH)x相似，且峰的强度更高。作为对比，Cu(OH)2仅表现出一个物理NH3吸附峰。以上结果表明，Sn元素的引入改善了CuSn(OH)6表面对NH3的吸附。
本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (5)

1.一种铜锡双金属氢氧化物催化剂在电催化氨氧化制氮气中的应用，铜锡双金属氢氧化物催化剂为CuSn(OH)6；方法如下：
(1)称取铜锡双金属氢氧化物催化剂CuSn(OH)6分散在易挥发溶剂中，并向其中加入萘酚溶液，超声得到均匀分散的分散液；
(2)取步骤(1)的电极分散液均匀滴涂在碳纸电极上；
(3)以Pt电极作为对电极，汞/***电极为参比电极，步骤(2)所制作的电极为工作电极，构成标准三电极体系，氨为底物，硫酸钾溶液为电解液，保持溶液pH为9～13进行电解测试，所得到氮气法拉第效率和分电流密度在最优电位下分别能达到70％和1mA·cm-2以上；
其中电极分散液中催化剂质量浓度为5～15mg/mL，萘酚溶液用量为25～75μL，硫酸钾溶液浓度是0.1～1mol/L，电解电压为0.8～2.0V vs.Hg/HgO。
2.如权利要求1所述的应用，其特征是，易挥发性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、异丙醇，或N,N-二甲基甲酰胺。
3.如权利要求1所述的应用，其特征是，萘酚溶液用量为40～50μL。
4.如权利要求1所述的应用，其特征是，硫酸钾溶液浓度是0.4～0.5mol/L。
5.如权利要求1所述的应用，其特征是，pH为11。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108163886A (zh) * 2017-12-11 2018-06-15 河南师范大学 具有球型结构的羟基锡酸铜太阳光催化剂的制备方法
CN110523415A (zh) * 2019-09-03 2019-12-03 浙江天地环保科技有限公司 铜铁层状双金属氢氧化物、铜铁层状双金属氢氧化物/碳基复合材料及其制备方法和应用
CN111701593A (zh) * 2020-07-02 2020-09-25 济南大学 一种锂铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备及其电催化氮气还原应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108163886A (zh) * 2017-12-11 2018-06-15 河南师范大学 具有球型结构的羟基锡酸铜太阳光催化剂的制备方法
CN110523415A (zh) * 2019-09-03 2019-12-03 浙江天地环保科技有限公司 铜铁层状双金属氢氧化物、铜铁层状双金属氢氧化物/碳基复合材料及其制备方法和应用
CN111701593A (zh) * 2020-07-02 2020-09-25 济南大学 一种锂铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备及其电催化氮气还原应用

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