一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H2O2的方法

技术领域

本发明属于过氧化氢制备技术领域，具体涉及一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H

背景技术

过氧化氢(H

除了以上的蒽醌工艺之外，目前还有其它的H

综上可见，蒽醌工艺、电催化方法以及光催化技术在制备H

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H

本发明公开了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H

优选地，所述有氧水体中的溶解氧浓度为8.2～29.8mg/L。其中，8.2mg/L是空气氛围中的溶解氧饱和溶度，29.8mg/L是氧气氛围中的溶解氧饱和浓度。

优选地，所述P/Ag催化剂的投加量为0.1～0.5g/L；所述红磷(Red P)的投加量为0.1～0.5g/L，所述Ag

优选地，所述有氧水体的pH值为pH2～pH10。本发明基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H

优选地，所述有氧水体包括超纯水、自来水，湖水，江水，海水。虽然自来水，湖水，江水，海水中的干扰离子会在一定程度上干扰P/Ag催化剂或red P/Ag

优选地，所述P/Ag催化剂的制备方法为：在无氧水中加入硝酸银和红磷，利用红磷强的还原能力，将无氧水中的Ag

更优选地，所述硝酸银的投加量为0.5～3mM，所述红磷(Red P)为无定形红磷，其投加量为0.1～0.4g/L。

更优选地，所述醇洗的次数为3～5次，所述干燥为自然风干30～60min。

更优选地，所述无氧水为充分曝氩气的水，曝氩气时间为30～60min。

优选地，将P/Ag催化剂制作含有P/Ag的碳纸，然后将含有P/Ag的碳纸夹在单通电解池的水溶液和空气的接触面，并使含有P/Ag催化剂的那一面朝向水溶液，由于碳纸具有疏水性，只允许气体通过而不允许液体流出，向电解池中装入水后，从碳纸延伸出来的接口处通入氧气，进而利用由P/Ag催化剂制作的三相体系将氧气还原为H

优选地，制作含有P/Ag的碳纸的方法为：将P/Ag催化剂溶于0.1％萘酚溶液中，然后将混合液滴加在疏水性碳纸上，干燥即得。

更优选地，所述P/Ag催化剂在萘酚溶液中的浓度为8-10mg/0.5-1mL。

本发明第二方面提供了一种用于制备H

本发明第三方面提供了第二方面所述的催化剂在降解有氧水体中的环境污染物中应用。

过氧化氢(H

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公开了一种基于红磷和银在无光无电条件下高效制备H

(1)P/Ag催化剂的制备简单，无需复杂的工艺流程，无需消耗宝贵的电力资源，只需将红磷和硝酸银混合在一起即可生成。

(2)本发明基于红磷和银还原氧气产生H

(3)本发明基于红磷和银制备H

(4)本发明基于红磷和银制备H

附图说明

图1为red P，Ag以及P/Ag的XRD图；

图2为red P，Ag以及P/Ag还原氧气产生H

图3为red P和Ag

图4为P/Ag在不同pH条件下还原氧气产生H

图5为P/Ag在不同水体中还原氧气产生H

图6为P/A制作的三相体系还原氧气产生H

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。

实施例1P/Ag催化剂的制备

(1)取60mL超纯水置于100mL烧杯中，用封口膜封住烧杯口，然后向烧杯中通氩气30～60min，等溶液中的氧气被排净后，获得无氧水。

(2)向无氧水中加入红磷(Red P，0.1～0.4g/L)和硝酸银(0.5～3mM)，用磁力搅拌器持续搅拌15～60min，在搅拌过程中，持续通入氩气，待反应结束后，获得P/Ag溶液。

(3)将P/Ag溶液中的P/Ag颗粒采用抽滤的方式将其分离出来，再将P/Ag颗粒醇洗3～5次，除去P/Ag中的杂质。最后将P/Ag颗粒置于空气中自然风干30～60min，获得P/Ag催化剂。

对制备的P/Ag催化剂进行XRD衍射表征，结果如图1所示，可以看出：

所用红磷的结构为无定形，所制备的P/Ag催化剂出现了单质银(Ag)的特征峰，说明Ag

实施例2P/Ag催化剂还原氧气产生H

(1)配置H

缓冲溶液：0.84g Na

N,N-二乙基-1,4-苯二胺(DPD)试剂：0.1g DPD+200uL 5M H

辣根过氧化氢酶(POD)试剂：10mg POD溶解在10mL超纯水中。

(2)测定P/Ag还原氧气产生H

1)取60mL超纯水置于100mL烧杯中，加入0.3g/L P/Ag催化剂，超声2min使P/Ag分散均匀。然后通入氧气，搅拌混匀后开始计时，将取样时间设置为0,10,20,30,40,50,60min，并在设置好的时间梯度上，取液体样品2mL，过滤，保存滤液，待测。

2)取一个2mL的离心管，加入1.7mL步骤(1)配置好的缓冲溶液，50uL步骤(1)配置好的DPD试剂，50uL步骤(1)配置好的POD试剂，然后再加入100uL上述滤液，显色30s后用紫外可见分光光度计测定滤液中的H

结果如图2所示，可以看出：

单独的红磷(Red P)和单独的银单质(Ag)都没有还原氧气产生H

实施例3Red P和Ag

(1)配置H

(2)测定red P和Ag

1)取60mL超纯水置于100mL烧杯中，加入0.3g/L red P，超声2min使red P分散均匀。然后再加入1mM AgNO

2)取一个2mL的离心管，加入1.7mL步骤(1)配置好的缓冲溶液，50uL步骤(1)配置好的DPD试剂，50uL步骤(1)配置好的POD试剂，然后再加入100uL上述滤液，显色30s后用紫外可见分光光度计测定滤液中的H

结果如图3所示，可以看出：

单独的red P和单独的Ag

实施例4P/Ag催化剂在不同pH水体中还原氧气产H

(1)配置H

(2)配置不同pH值的水体样品：

取5个100mL烧杯，分别加入60mL超纯水，然后用0.1M H

(3)测定不同pH条件下P/Ag还原氧气产生H

1)取0.3g/L P/Ag催化剂分别加入步骤(2)的5个烧杯中，超声2min使P/Ag分散均匀。然后通入氧气，搅拌，开始计时，将取样时间设置为0,10,20,30,40,50,60min，并在设置好的时间梯度上，取液体样品2mL，过滤，保存滤液，待测。

2)取一个2mL的离心管，加入1.7mL步骤(1)配置好的缓冲溶液，50uL步骤(1)配置好的DPD试剂，50uL步骤(1)配置好的POD试剂，然后再加入100uL上述滤液，显色30s后用紫外可见分光光度计测定滤液中的H

结果如图4所示，由图可知：

P/Ag催化剂在宽广的pH范围(pH2-pH10)内都能够有效自发还原氧气产生H

实施例5P/Ag催化剂在不同自然水体中还原氧气产H

(1)配置H

(2)自然水体样品的获取：

取5个自然水体样品，包括超纯水、自来水、河水、湖水以及海水。其中，超纯水来源于实验室的超纯水机，自来水来源于中山大学，河水来源于珠江，湖水来源于广州大学城中心湖，海水来源于阳江。

(3)测定不同自然水体中P/Ag催化剂还原氧气产H

1)取5个100mL烧杯，分别装60mL超纯水、自来水、河水、湖水以及海水。然后取0.3g/L P/Ag催化剂分别加入上述5个烧杯中，超声2min使P/Ag分散均匀。再通入氧气，搅拌，开始计时，将取样时间设置为0,10,20,30,40,50,60min，并在设置好的时间梯度上，取液体样品2mL，过滤，保存滤液，待测。

2)取一个2mL的离心管，加入1.7mL步骤(1)配置好的缓冲溶液，50uL步骤(1)配置好的DPD试剂，50uL步骤(1)配置好的POD试剂，然后再加入100uL上述滤液，显色30s后用紫外可见分光光度计测定滤液中的H

结果如图5所示，由图可知：

P/Ag催化剂在超纯水中还原氧气产生H

实施例6P/Ag制作的三相体系还原氧气产生H

(1)配置H

(2)制作含有P/Ag的碳纸：

称取9mg P/Ag催化剂置于2mL离心管中，加入0.5mL 0.1％的萘酚溶液，超声5min混匀后将混合液逐滴滴在圆形碳纸(直径3cm)上，待溶液全部滴完之后，自然风干30min。

(3)测定三相体系还原氧气产生H

1)取一个100mL的单通电解池，然后将步骤(2)制作的P/Ag碳纸夹在电解池水溶液和空气的接触面，使含有P/Ag催化剂的那一面朝向水溶液。由于该碳纸为疏水性碳纸，只允许气体通过而不允许液体流出。然后向该电解池中装入60mL超纯水，从碳纸延伸出来的接口处通入氧气，开始计时。碳纸上的P/Ag催化剂会还原通过碳纸的氧气而产生H

2)取一个2mL的离心管，加入1.7mL步骤(1)配置好的缓冲溶液，50uL步骤(1)配置好的DPD试剂，50uL步骤(1)配置好的POD试剂，然后再加入100uL上述滤液，显色30s后用紫外可见分光光度计测定滤液中的H

结果如图6所示，由图可知：

由P/Ag催化剂制作的三相体系也能够理想地还原氧气产生H

综上所述可见，相比于现有的H

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。