本發明屬于電催化水氧化，尤其涉及一種基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法。
背景技術：
1、工業廢氣中二氧化碳(co2)的捕集是實現碳中和目標的關鍵環節。目前主流技術如化學吸收法雖能實現高純度co2分離，但其能耗成本占捕集總成本的絕大多數，且存在吸收劑降解、設備腐蝕等問題。對于水泥窯尾氣、燃煤煙氣等中低濃度氣源，傳統膜分離或吸附法因分離效率低、設備復雜而難以經濟適用。近年來，固碳礦化技術通過堿性溶液(如ca(oh)2)與co2反應生成碳酸鹽沉淀，具有無需高能耗再生、產物易分離的優勢，但固碳產物的后續高值化利用尚未突破，多用于封存或低端建材，未能與化工生產形成協同，產物附加值有限。
2、近年來，電化學二電子水氧化反應(2e-wor)逐漸成為生產h2o2的重要途徑，其具有多方面的突出優勢。(1)從原料與能源角度考量，該反應以地球上儲量極為豐富的h2o作為原料，以可再生的太陽能或電能作為驅動能源，契合當下綠色化學的發展理念，更使得h2o2能夠實現現場即時制備、按需定量生產、具有綠色環保、節能高效與經濟實用的多重特性。(2)相較于傳統的二電子氧還原反應(2e-orr)，2e-wor另辟蹊徑，直接以水為原料制取h2o2，有效規避了o2在水中溶解度低與傳質效率慢的問題。常溫常壓下，水中氧含量高達約890000mg?l-1，相較于空氣中的約310mg?l-1以及水中溶解氧的約8mg?l-1，分別高出2867倍與111813倍。化學反應速率很大程度上取決于原料供給，水中更高的氧元素含量將更有利于生成h2o2。(3)水氧化法適用于下水道、高原等典型的缺氧環境，為在復雜惡劣環境下實現h2o2的原位制備與應用提供了切實可行的方案。
3、現有技術體系中，co2捕集與高值化學品制備往往孤立發展。一方面，co2電解制co或甲烷雖能實現資源化，但產物附加值低，且依賴純co2氣源，無法直接處理工業廢氣。另一方面，電催化h2o2合成研究往往單一進行，且現有陽極材料普遍存在催化選擇性低、穩定性差或依賴貴金屬組分等問題，制約了其規模化應用。另外，h2o2合成未與碳捕集環節耦合，導致系統能耗與成本疊加。
4、因此，開發一種以固碳產物為功能陽極、適配多濃度co2氣源、且能高效合成h2o2的一體化技術，成為破解上述難題的關鍵創新方向。
技術實現思路
1、鑒于工業碳減排以及清潔化學品生產的迫切要求，本發明旨在于提供一種基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，本發明的方法具有設備簡單、操作方便、成本低廉、環境友好等優點。
2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
3、一種基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，該方法包括以下步驟：
4、(1)固碳產物的制備：
5、將含有不同濃度co2(濃度為5～99％)的工業氣源(包括純co2氣體、水泥廠窯尾廢氣及燃煤電廠煙氣等，分別通入澄清石灰水中，固液分離得到高純度的固碳產物。
6、(2)電催化水氧化陽極材料的制備：
7、向上述固碳產物中加入聚偏二氟乙烯(pvdf)粘結劑，加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)，超聲使得上述溶液混合均勻后，負載在基底材料上，作為陽極；
8、(3)進行電催化水氧化合成雙氧水反應：
9、搭建好電催化環境，電化學雙池，通過只允許質子通過的nafion膜隔斷陰陽極，陽極為負載碳酸鈣基天然物質材料的碳紙，陰極為石墨片，電解液為3m碳酸鉀和1m碳酸氫鉀混合液。隨后在2.4～3.2v?versus?rhe下電催化水氧化反應30min，反應過程中充分攪拌，均能得到高濃度雙氧水(h2o2)溶液。
10、優選地，所述步驟(1)中固碳產物是由含有不同濃度co2的工業氣源，包括純co2氣體、水泥廠窯尾廢氣及燃煤電廠煙氣等(co2濃度為5～99％)分別通入澄清石灰水中，經過離心，固液分離得到的。
11、優選地，所述步驟(2)中固碳產物作為水氧化材料，與聚偏二氟乙烯(pvdf)粘結劑和n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶液混合，其比例為1mg:0.75mg:10μl，超聲5min，使溶液混合均勻。將制備好的溶液滴涂在基底材料上制備出陽極電極片。
12、優選地，所述步驟(3)中電催化反應時間為30分鐘。
13、優選地，所述步驟(3)中裝置為電化學雙池，通過只允許質子通過的nafion膜隔斷陰陽極，電催化水氧化電壓為2.4～3.2v?versus?rhe。
14、優選地，所述步驟(3)中電催化環境中的電解液為3m碳酸鉀和1m碳酸氫鉀混合液。
15、優選地，所述步驟(3)中電解液的體積為20ml。
16、優選地，所述步驟(3)中設置300轉/分鐘，攪拌時間30分鐘。
17、與現有技術相比，本申請具有以下優點：
18、(1)利用含有不同濃度co2的工業氣源成功制備多孔、高純度的高性能陽極材料，不僅達到固碳的效果，還可以將其作為電極進行電催化二電子水氧化反應。
19、(2)利用環境中廣泛存在的h2o為原材料，只需要便宜的碳酸鹽和碳酸氫鹽為電解質，進行電催化二電子水氧化反應。具有現場快速制備，綠色耗能低的優點；
20、(3)在常溫常壓下就可以發生反應，能夠高效、快速地合成高濃度的雙氧水。
1.一種基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(1)中工業氣源為含有不同濃度的co2，包括純co2氣體、水泥廠窯尾廢氣及燃煤電廠煙氣等，co2濃度為5-99％。
3.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(1)中固碳產物是由含有不同濃度co2的工業氣源分別通入澄清石灰水中，經過離心，固液分離得到的。
4.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(1)中固碳產物作為水氧化材料，與聚偏二氟乙烯(pvdf)粘結劑和n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶液混合，其比例為1mg:0.75mg:10μl，超聲5min，使溶液混合均勻，將制備好的溶液滴涂在基底材料上制備出陽極電極片。
5.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(2)中電催化反應時間為30min。
6.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(2)中裝置為電化學雙池，通過只允許質子通過的nafion膜隔斷陰陽極，電催化水氧化電壓為2.4～3.2v?versus?rhe。
7.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(2)中電催化環境中的電解液為3m碳酸鉀和1m碳酸氫鉀混合液。
8.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(2)中電解液的體積為20ml。
9.根據權利要求1所述的基于工業廢氣碳捕集與電催化轉化協同制備過氧化氫的方法，其特征在于，所述步驟(2)中設置300轉/分鐘，攪拌時間為30分鐘。