本技术介绍了一种基于聚三嗪酰亚胺的磷化镍复合催化剂及其制备技术,该技术属于镍基催化剂材料领域。该复合材料由聚三嗪酰亚胺作为载体,磷化镍均匀分散在载体表面,具有优异的催化性能。
背景技术
过氧化氢是一种至关重要的化学试剂和工业产品,广泛应用于多个领域。过氧化氢具有强氧化性和弱酸性,被广泛用作漂白剂、化工原料、消毒剂及净水剂等。在废水处理和污染治理中,过氧化氢作为强氧化剂能够有效降解水体中的有机污染物,其副产物仅为水,因而被视为一种绿色环保的氧化剂。近年来,全球对过氧化氢的需求量稳步增长,这主要得益于环境友好型技术的推广、对清洁和消毒需求的不断增加,以及其在电子制造、造纸和水处理等行业中的广泛应用。随着可持续发展理念的深入人心,过氧化氢在未来将有更广泛的应用前景,为各行业的绿色转型提供重要支持。
目前,全球范围内超过95%的过氧化氢由蒽醌法生产的。该方法利用蒽醌分子作为循环载体,通过催化氢化和氧化反应生成过氧化氢。在这一过程中,蒽醌分子能够多次循环使用,具有高选择性的化学反应,且生成的过氧化氢纯度较高,适用于多种工业用途。然而,蒽醌法存在能源消耗大、设备成本高且操作复杂的缺点。氢化和氧化反应需要在高温高压下进行,并涉及到氢气的使用,这对反应条件的控制提出了极高的技术要求。在全球日益关注气候变暖和能源短缺的背景下,开发一种绿色、高效且可持续的过氧化氢生产技术变得尤为紧迫。
光催化制备过氧化氢因其清洁无污染、安全且低能耗受到广泛关注。其中,利用太阳能作为唯一的能量输入,通过光催化剂将自然界中丰富的水和氧气催化反应生成过氧化氢。然而,目前光催化过氧化氢生成效率较低,并不能满足常规应用需求。限制其生成效率的主要原因在于半导体光催化剂的活性位点对于分子氧的活化强度较弱或过强,一方面导致分子氧不能够被活化转化为过氧化氢中间体超氧自由基,另一方面导致分子氧被过度活化导致分子氧O-O键断裂,同样无法生成过氧化氢中间体超氧自由基,导致过氧化氢产量较低。另外,分子氧与半导体催化剂活性位点较强的亲和作用会导致活性位点发生氧化,致使活性位点失活,降低催化剂材料使用寿命。
基于以上背景,如何设计开发一种高效半导体催化剂材料,其具有高效活化分子氧的活性位点且该活性位点与分子氧具有适度的相互作用,是实现高效光催化过氧化氢生成的关键。该催化剂材料的设计与合成方法的开发将产生重大能源及环境意义,同时具有巨大商业化前景。
实现思路