本發(fā)明涉及電催化劑材料制備，具體涉及一種co基電催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著全球綠色可持續(xù)發(fā)展理念的深化，開發(fā)高效低碳的化學(xué)合成技術(shù)成為學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的共同目標(biāo)。電催化技術(shù)憑借其利用清潔電能驅(qū)動(dòng)反應(yīng)、反應(yīng)條件溫和以及可精準(zhǔn)調(diào)控產(chǎn)物選擇性等優(yōu)勢(shì)，為傳統(tǒng)高能耗、高污染的有機(jī)合成提供了革新路徑。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域(如氧還原反應(yīng)orr、析氧反應(yīng)oer、析氫反應(yīng)her、二氧化碳還原反應(yīng)co2rr等)，其中電解水制氫技術(shù)近年取得顯著進(jìn)展：陰極her反應(yīng)通過優(yōu)化貴金屬負(fù)載策略實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)氫，但另一端的陽極oer過程受限于緩慢的動(dòng)力學(xué)和低附加值的氧氣產(chǎn)物，制約了整體能效。為此，研究人員提出利用有機(jī)小分子氧化電位較低的特點(diǎn)，將陽極反應(yīng)替換為有機(jī)小分子氧化，通過電解水制氫與高附加值化學(xué)品合成的耦合，形成“一槽雙產(chǎn)”的綠色技術(shù)體系，展現(xiàn)出巨大經(jīng)濟(jì)潛力。
2、苯甲醇電氧化是電催化有機(jī)小分子氧化反應(yīng)體系中的代表性反應(yīng)之一，其選擇性氧化產(chǎn)物(苯甲醛/苯甲酸)作為醫(yī)藥、香料和染料行業(yè)的關(guān)鍵中間體，市場(chǎng)需求持續(xù)增長。然而，該體系仍面臨多重挑戰(zhàn)：1)陽極oer與苯甲醇氧化(baor)的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致反應(yīng)選擇性降低和能耗增加；2)有機(jī)分子氧化路徑復(fù)雜，產(chǎn)物分離提純困難；3)現(xiàn)有催化劑對(duì)c-h鍵活化能力不足，導(dǎo)致反應(yīng)過電位高(>1.5v?vs.rhe)且電流密度有限(<50ma/cm2)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有催化劑對(duì)苯甲醇氧化存在的吸附活化能力弱、產(chǎn)物選擇性低及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩等問題中的至少一種，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)苯甲醇分子的高效吸附-活化與定向轉(zhuǎn)化的電催化劑，以為苯甲醇氧化提供一種催化性能優(yōu)異、穩(wěn)定性良好、原料資源豐富、制備過程簡(jiǎn)單可控又環(huán)保、成本低、易于工業(yè)化批量生產(chǎn)的電催化劑。
2、本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
3、一種co基電催化劑的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將泡沫鎳進(jìn)行超聲清洗，干燥備用；
5、(2)將干燥后的泡沫鎳在硝酸鈷鍍液中進(jìn)行電鍍，得到中間產(chǎn)物；
6、(3)將所述中間產(chǎn)物浸漬在硝酸銀溶液中進(jìn)行化學(xué)沉積，取出得到所述co基電催化劑。
7、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(1)中所述泡沫鎳依次經(jīng)過丙酮、鹽酸溶液、去離子水和乙醇進(jìn)行超聲清洗。
8、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)中所述硝酸鈷鍍液中硝酸鈷的濃度為0.2-0.4mol/l。
9、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)所述電鍍?cè)陔娊獠壑羞M(jìn)行，參比于甘汞電極的電鍍電位為-1v。
10、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，電鍍時(shí)間為400s。
11、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(3)所述硝酸銀溶液的濃度為10mmol/l。
12、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述化學(xué)沉積的浸漬時(shí)間為20min。
13、本發(fā)明的另一方面在于提供一種co基電催化劑，所述co基電催化劑由前述的制備方法制備得到。
14、本發(fā)明的再一方面在于提供一種所述co基電催化劑的應(yīng)用方法，具體是用于催化醇的氧化反應(yīng)。
15、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述co基電催化劑用于催化苯甲醇選擇性轉(zhuǎn)化為苯甲酸。
16、本發(fā)明的有益效果為：
17、(1)針對(duì)現(xiàn)有催化劑對(duì)苯甲醇氧化存在的吸附活化能力弱、產(chǎn)物選擇性低及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩等問題，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)具有特定d電子軌道結(jié)構(gòu)的過渡金屬基催化劑，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)物吸附能、穩(wěn)定含氧中間體，同時(shí)抑制oer副反應(yīng)，提高催化氧化的選擇性，本發(fā)明所述電催化劑是以銀(ag)作為吸附位點(diǎn)、氫氧化鈷(co(oh)2)納米片作為催化位點(diǎn)的協(xié)同催化劑；所述電催化劑能促進(jìn)苯甲醇有效的活化，并在較高的電流密度下將苯甲醇高選擇性地轉(zhuǎn)化為苯甲酸產(chǎn)物，這為電催化苯甲醇催化劑的選擇提供了新思路，也為苯甲酸制備工藝提供了更多參考。
18、(2)本發(fā)明所述電催化劑對(duì)苯甲醇的催化氧化展示出高效的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性，其中以下兩種因素在調(diào)控本發(fā)明所述電催化劑的電催化活性上起著關(guān)鍵作用：一是co(oh)2納米片具有較大的比表面積，在醇氧化反應(yīng)中，易被氧化形成活性更高的羥基氧化鈷(coooh)，有助于氧化反應(yīng)的進(jìn)行；二是ag修飾在co(oh)2納米片表面后，增強(qiáng)了對(duì)反應(yīng)物苯甲醇的吸附，同時(shí)穩(wěn)定了醛類中間體，從而提高了反應(yīng)選擇性。
19、(3)本發(fā)明所述電催化劑是通過一步電沉積和一步化學(xué)沉積法制備的，因具有原料成本較低，制備方法簡(jiǎn)單有效，合成過程可控、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，非常有利于該材料的大量生產(chǎn)，在電催化醇氧化方面有相當(dāng)大的實(shí)際應(yīng)用前景。
1.一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述泡沫鎳依次經(jīng)過丙酮、鹽酸溶液、去離子水和乙醇進(jìn)行超聲清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述硝酸鈷鍍液中硝酸鈷的濃度為0.2-0.4mol/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述電鍍?cè)陔娊獠壑羞M(jìn)行，參比于甘汞電極的電鍍電位為-1v。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，電鍍時(shí)間為400s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述硝酸銀溶液的濃度為10mmol/l。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種co基電催化劑的制備方法，其特征在于，所述化學(xué)沉積的浸漬時(shí)間為20min。
8.一種co基電催化劑，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的制備方法制備得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種co基電催化劑的應(yīng)用，其特征在于，用于催化醇的氧化反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，用于催化苯甲醇選擇性轉(zhuǎn)化為苯甲酸。