1.本发明属于电解水催化剂的制备技术领域，尤其涉及一种具有自支撑双功能电解水催化剂的制备方法。
背景技术：
2.电解水通常是指含盐(如硫酸钠，食盐不可以，会生成氯气)的水经过电解之后所生成产物的过程。电解过后的水本身是中性，可以加入其他离子，或者可经过半透膜分离而生成两种性质的水。其中一种是碱性离子水，另一种是酸性离子水。以氯化钠为水中所含电解质的电解水，在电解后会含有氢氧化钠、次氯酸与次氯酸钠(如果是纯水经过电解，则只会产生氢氧根离子、氢气、氧气与氢离子)；然而，现有电解水催化剂的制备方法采用的钼酸钠含有杂质，影响制造电解水催化剂的质量；同时，采用的原料无水乙醇质量差，影响制造电解水催化剂的质量。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4.1.钼酸钠杂质问题：现有电解水催化剂的制备方法采用的钼酸钠含有杂质，这些杂质可能会嵌入到催化剂的结构中，影响催化剂的结构和性能。进一步地，这些杂质可能会阻碍电解过程中的电子传输，导致电解效率降低。
5.2.无水乙醇质量问题：现有制备方法中使用的无水乙醇质量差，可能含有水分或其他杂质。这些杂质可能会影响催化剂的制备过程，导致催化剂表面不均匀或结构不稳定。
6.3.催化剂制备过程复杂：现有技术中，催化剂的制备过程涉及多个步骤，如水热反应、洗涤、干燥等。这些步骤可能导致制备过程繁琐且耗时，增加了制备成本。
7.4.催化剂稳定性和活性问题：现有电解水催化剂可能存在稳定性和活性问题。在电解过程中，催化剂可能会逐渐失去活性，导致电解效率降低。此外，由于现有催化剂可能存在结构不稳定的问题，长时间使用可能导致催化剂结构破坏，影响其性能。
8.5.电解水中的副产物问题：现有技术中，电解水产生的副产物如氯气、次氯酸、次氯酸钠等可能对环境和人体健康产生负面影响。因此，需要寻找更环保的电解方法和催化剂，以减少这些副产物的产生。
技术实现要素：
9.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有自支撑双功能电解水催化剂的制备方法。
10.本发明是这样实现的，一种具有自支撑双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
11.步骤一，准备硫酸镍前驱体：去除六水合硝酸镍中的杂质，将硫酸镍、尿素和硫代乙酰胺与离子水混合，并通过超声波处理30分钟，使混合物均匀分散；将泡沫镍加入混合物中，并通过一次水热反应，反应条件为180℃，持续24小时，以在泡沫镍表面上形成硫酸镍前驱体；
12.步骤二，实时监控系统制备电解水催化剂：将含有钼酸钠和镍源的溶液制备好，其中钼酸钠是一种氧化剂，提供氧原子用于电解水反应的氧化过程，镍源则用于催化还原反应；将硫酸镍前驱体和含有钼酸钠和镍源的溶液混合，并通过二次水热反应，反应条件为200℃，持续36小时，以使得硫酸镍前驱体转化为电解水催化剂；实时监控系统用于监测反应过程的温度、压力以及物质的浓度；
13.步骤三，电解水催化剂处理：将制备好的电解水催化剂用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤多次，去除残留的离子和杂质；将洗涤过的电极在烘箱中干燥，以得到高效的电解水催化剂。
14.进一步，所述具有自支撑双功能电解水催化剂的制备方法包括：
15.步骤一，对六水合硝酸镍除杂处理；将六水合硝酸镍、尿素和硫代乙酰胺与离子水混合，并通过超声处理15min；后静置40min；加入泡沫镍经一次水热反应后，得到在泡沫镍上原位生长的二硫化镍前驱体；
16.所述尿素制备方法：
17.原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气，经一次脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化，除去各种杂质后；
18.将纯净的氮氢混合气压缩到高压，并在高温、有催化剂存在的情况下合成为氨；脱碳解吸出来的二氧化碳经净化和压缩后，与氨一起送入尿素合成塔，在适当的温度和压力下，合成尿素；
19.步骤二，将在泡沫镍上原位生长的二硫化镍前驱体与含有钼酸钠和镍源的溶液混合，二次水热反应后得到电解水催化剂；
20.步骤三，将电解水催化剂用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤多次，然后将洗涤过的电极在烘箱中干燥，即可得到高效的电解水催化剂。
21.进一步，所述六水合硝酸镍、尿素、硫代乙酰胺和离子水的质量比为0.1:0.2:0.3:11。
22.进一步，所述钼酸钠制备方法如下：
23.1)用铅还原硝酸钠，加热熔化硝酸钠，加少量金属铅，搅拌并继续加热至铅全部氧化。生成的块状物边冷却边分成小块，用热水萃取生成的氧化铅数次。通入二氧化碳气体生成碳酸铅沉淀，经过滤，用稀硝酸准确中和滤液后，蒸发、浓缩析出亚硝酸钠；
24.2)在常温下，把亚硝酸钠溶液逐滴加入到钼酸铵溶液中，控制钠与钼的原子摩尔比为3：1，不断搅拌，随即产生白色沉淀，陈化13h后，分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤4次，过滤、干燥后，即制得白色片状的钼酸钠成品。
25.进一步，所述无水乙醇制备方法如下：
26.1)对乙醇发酵液进行除杂处理；乙醇发酵液分为至少两部分，一部分进入精馏塔ⅰ，在精馏塔ⅰ顶部得到浓度为65wt％的乙醇物流ⅰ，一部分进入精馏塔ⅱ，在精馏塔ⅱ顶部得到浓度为65wt％的乙醇物流ⅱ；
27.2)所述乙醇物流ⅰ和乙醇物流ⅱ分别经过加热装置、精馏塔ⅰ塔釜第二再沸器后混合送入渗透汽化分离器，经渗透汽化分离器脱水后得到浓度为96wt％的乙醇物流ⅲ；
28.3)所述乙醇物流ⅲ经饱和蒸汽过热进入分子筛变压吸附器，分子筛变压吸附器顶部物流进入精馏塔ⅰ塔釜第一再沸器冷凝后得到浓度为大于98wt％的无水乙醇产品；
29.其中，所述精馏塔ⅰ的塔板数为33，塔顶温度为85℃，塔釜温度为102℃，操作压力为75kpa，进料板位置从上至下数位于第7块塔板处；精馏塔ⅱ的塔板数为30，塔顶温度为120℃，塔釜温度为130℃，操作压力为1800kpa，进料板位置从上至下数位于第7块塔板处。
30.进一步，所述乙醇发酵液中乙醇浓度以重量计为11％，乙醇发酵液进入精馏塔ⅰ和精馏塔ⅱ的比例按重量计为2:1。
31.进一步，所述乙醇发酵液中乙醇浓度以重量计为9％。
32.进一步，所述精馏塔ⅰ的塔板数为33，塔顶温度为79℃，塔釜温度为99℃；精馏塔ⅱ的塔板数为30，塔顶温度为110℃，塔釜温度为110℃。
33.进一步，所述渗透汽化分离器操作温度为85℃，操作压力为86kpa。
34.进一步，所述渗透汽化分离器使用的膜材料为选择性透水膜，选自有机膜、无机膜或有机无机杂化膜，所述膜材料能对乙醇和水选择透过。
35.进一步，所述膜材料选自硅铝分子筛膜、壳聚糖膜、聚乙烯醇膜、聚醚酰亚胺膜或聚乙烯醇-na分子筛膜；
36.所述分子筛变压吸附器的操作温度为130℃，操作压力为290kpa。
37.结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
38.第一、本发明通过钼酸钠制备方法制备的钼酸钠纯度高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量；同时，通过无水乙醇制备方法制备的无水乙醇质量高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量。
39.1)高效催化剂：制备出的电解水催化剂具有高效的催化作用，可以促进水的电解反应，提高反应速率和效率，同时也可以催化水的氧化还原反应，将有害物质转化为无害物质，具有双重功能。
40.2)简单易行：这个制备方法采用了简单的反应步骤和处理方法，容易实现和操作，不需要复杂的设备和技术条件，可以在实验室或工业生产中广泛应用。
41.3)环保可持续：制备过程中使用的原材料和溶剂均为环保的物质，不会对环境造成污染和危害。而且制备出的电解水催化剂本身也可以用于环保和水处理等领域，具有很好的应用前景。
42.4)经济实用：这个制备方法所需的原材料和设备成本较低，同时制备出的电解水催化剂也具有较长的使用寿命和较高的催化效率，可以降低生产和处理成本，具有经济实用性。
43.第二，本发明通过钼酸钠制备方法制备的钼酸钠纯度高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量；同时，通过无水乙醇制备方法制备的无水乙醇质量高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量。
附图说明
44.图1是本发明实施例提供的具有自支撑双功能电解水催化剂的制备方法流程图。
45.图2是本发明实施例提供的钼酸钠制备方法流程图。
46.图3是本发明实施例提供的无水乙醇制备方法流程图。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.本发明实施例提供的制备方法的具体包括以下三个步骤。
49.第一步，准备二硫化镍前驱体
50.1.1除杂处理：将六水合硝酸镍中的杂质去除，以免影响后续的制备过程。
51.1.2混合物制备：将六水合硝酸镍、尿素和硫代乙酰胺与离子水混合，并通过超声波处理15分钟，使混合物均匀分散。
52.1.3泡沫镍添加：将泡沫镍加入混合物中，并通过一次水热反应，在泡沫镍表面上形成二硫化镍前驱体。
53.第二步，制备电解水催化剂
54.2.1溶液制备：将含有钼酸钠和镍源的溶液制备好。这个溶液中钼酸钠是一种氧化剂，可以提供氧原子用于电解水反应的氧化过程，而镍源则是用于催化还原反应。
55.2.2混合反应：将二硫化镍前驱体和含有钼酸钠和镍源的溶液混合，并通过二次水热反应，使得二硫化镍前驱体转化为电解水催化剂。
56.第三步，电解水催化剂处理
57.3.1洗涤：将制备好的电解水催化剂用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤多次，以去除任何残留的离子和杂质。
58.3.2干燥：将洗涤过的电极在烘箱中干燥，以得到高效的电解水催化剂。
59.总的来说，这种制备方法通过一系列的反应和处理步骤，制备出具有双重功能的电解水催化剂。这种催化剂可以促进水的电解反应，产生氢气和氧气，同时也可以催化水的氧化还原反应，将有害物质转化为无害物质。
60.以下是本发明的六个具体的实施例：
61.实施例1：
62.1.1除杂处理：将六水合硝酸镍中的杂质去除，以免影响后续的制备过程。
63.1.2混合物制备：将0.1摩尔六水合硝酸镍、0.2摩尔尿素和0.1摩尔硫代乙酰胺与50毫升离子水混合，并通过超声波处理15分钟，使混合物均匀分散。
64.1.3泡沫镍添加：将1克泡沫镍加入混合物中，并通过一次水热反应，在泡沫镍表面上形成二硫化镍前驱体。
65.实施例2：
66.2.1溶液制备：将0.01摩尔钼酸钠和0.01摩尔六水合硝酸镍混合，制备含有钼酸钠和镍源的溶液。
67.2.2混合反应：将实施例1制备的二硫化镍前驱体和实施例2制备的含有钼酸钠和镍源的溶液混合，并通过二次水热反应，使得二硫化镍前驱体转化为电解水催化剂。
68.实施例3：
69.3.1洗涤：将实施例2制备好的电解水催化剂用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤5次，以去除任何残留的离子和杂质。
70.3.2干燥：将洗涤过的电极在烘箱中以80℃干燥12小时，以得到高效的电解水催化
剂。
71.实施例4：
72.在实施例1的基础上，将尿素的摩尔量增加到0.5摩尔，以提高催化剂的氮含量，从而提高其催化活性。
73.实施例5：
74.在实施例2的基础上，将钼酸钠的摩尔量增加到0.02摩尔，以提高催化剂的氧化能力，从而提高电解水中产生氧气的效率。
75.实施例6：
76.在实施例3的基础上，将洗涤次数增加到7次，并将干燥温度提高到100℃，以确保更好地去除残留物质和水分，从而提高催化剂的稳定性和活性。
77.如图1所示，本发明提供一种具有自支撑双功能电解水催化剂的制备方法包括以下步骤：
78.s101，对六水合硝酸镍除杂处理；将六水合硝酸镍、尿素和硫代乙酰胺与离子水混合，并通过超声处理15min；后静置40min；加入泡沫镍经一次水热反应后，得到在泡沫镍上原位生长的二硫化镍前驱体；
79.所述尿素制备方法：
80.原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气，经一次脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化，除去各种杂质后；
81.将纯净的氮氢混合气压缩到高压，并在高温、有催化剂存在的情况下合成为氨；脱碳解吸出来的二氧化碳经净化和压缩后，与氨一起送入尿素合成塔，在适当的温度和压力下，合成尿素。
82.作为本发明实施例的优化方案，步骤一的细化如下：
83.1.1除杂处理：首先，对六水合硝酸镍进行处理，以去除其中的杂质。这可以通过重结晶法或者离子交换法等方法来实现，从而确保六水合硝酸镍的纯度较高，避免对后续制备过程产生影响。
84.1.2配制混合物：将一定摩尔量的六水合硝酸镍、尿素和硫代乙酰胺与一定体积的离子水混合，形成混合溶液。通过调整各组分的摩尔比例，可以控制电解水催化剂的组成和性能。
85.1.3超声处理：将混合溶液置于超声波处理仪中，进行超声处理15分钟。超声波处理有助于使混合物中的各组分均匀分散，提高后续反应的均匀性。
86.1.4静置：将超声处理后的混合溶液静置40分钟，使其中的组分充分反应，有利于后续泡沫镍的加入。
87.1.5泡沫镍添加：将一定质量的泡沫镍加入到混合溶液中，充分搅拌使泡沫镍与混合溶液充分接触。
88.1.6一次水热反应：将添加了泡沫镍的混合溶液置于高压反应釜中，进行一次水热反应。通过控制水热反应的温度和时间，可以在泡沫镍表面上原位生长出二硫化镍前驱体。
89.这个细化后的步骤一包括六水合硝酸镍的除杂处理、配制混合物、超声处理、静置、泡沫镍添加以及一次水热反应，最终得到在泡沫镍上原位生长的二硫化镍前驱体。
90.s102，将在泡沫镍上原位生长的二硫化镍前驱体与含有钼酸钠和镍源的溶液混
合，二次水热反应后得到电解水催化剂；
91.s103，将电解水催化剂用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤多次，然后将洗涤过的电极在烘箱中干燥，即可得到高效的电解水催化剂。
92.本发明提供的六水合硝酸镍、尿素、硫代乙酰胺和离子水的质量比为0.1:0.2:0.3:11。
93.如图2所示，本发明提供的钼酸钠制备方法如下：
94.s201，用铅还原硝酸钠，加热熔化硝酸钠，加少量金属铅，搅拌并继续加热至铅全部氧化。生成的块状物边冷却边分成小块，用热水萃取生成的氧化铅数次。通入二氧化碳气体生成碳酸铅沉淀，经过滤，用稀硝酸准确中和滤液后，蒸发、浓缩析出亚硝酸钠；
95.s202，在常温下，把亚硝酸钠溶液逐滴加入到钼酸铵溶液中，控制钠与钼的原子摩尔比为3:1，不断搅拌，随即产生白色沉淀，陈化13h后，分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤4次，过滤、干燥后，即制得白色片状的钼酸钠成品。
96.如图3所示，本发明提供的无水乙醇制备方法如下：
97.s301，对乙醇发酵液进行除杂处理；乙醇发酵液分为至少两部分，一部分进入精馏塔ⅰ，在精馏塔ⅰ顶部得到浓度为65wt％的乙醇物流ⅰ，一部分进入精馏塔ⅱ，在精馏塔ⅱ顶部得到浓度为65wt％的乙醇物流ⅱ；
98.s302，所述乙醇物流ⅰ和乙醇物流ⅱ分别经过加热装置、精馏塔ⅰ塔釜第二再沸器后混合送入渗透汽化分离器，经渗透汽化分离器脱水后得到浓度为96wt％的乙醇物流ⅲ；
99.s303，所述乙醇物流ⅲ经饱和蒸汽过热进入分子筛变压吸附器，分子筛变压吸附器顶部物流进入精馏塔ⅰ塔釜第一再沸器冷凝后得到浓度为大于98wt％的无水乙醇产品；
100.其中，所述精馏塔ⅰ的塔板数为33，塔顶温度为85℃，塔釜温度为102℃，操作压力为75kpa，进料板位置从上至下数位于第7块塔板处；精馏塔ⅱ的塔板数为30，塔顶温度为120℃，塔釜温度为130℃，操作压力为1800kpa，进料板位置从上至下数位于第7块塔板处。
101.本发明提供的乙醇发酵液中乙醇浓度以重量计为11％，乙醇发酵液进入精馏塔ⅰ和精馏塔ⅱ的比例按重量计为2：1。
102.本发明提供的乙醇发酵液中乙醇浓度以重量计为9％。
103.本发明提供的精馏塔ⅰ的塔板数为33，塔顶温度为79℃，塔釜温度为99℃；精馏塔ⅱ的塔板数为30，塔顶温度为110℃，塔釜温度为110℃。
104.本发明提供的渗透汽化分离器操作温度为85℃，操作压力为86kpa。
105.本发明提供的渗透汽化分离器使用的膜材料为选择性透水膜，选自有机膜、无机膜或有机无机杂化膜，所述膜材料能对乙醇和水选择透过。
106.本发明提供的膜材料选自硅铝分子筛膜、壳聚糖膜、聚乙烯醇膜、聚醚酰亚胺膜或聚乙烯醇-na分子筛膜；
107.所述分子筛变压吸附器的操作温度为130℃，操作压力为290kpa。
108.本发明通过钼酸钠制备方法制备的钼酸钠纯度高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量；同时，通过无水乙醇制备方法制备的无水乙醇质量高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量。
109.本发明实施例提供的制备方法具有以下优点和积极效果：
110.1)高效催化剂：制备出的电解水催化剂具有高效的催化作用，可以促进水的电解
反应，提高反应速率和效率，同时也可以催化水的氧化还原反应，将有害物质转化为无害物质，具有双重功能。
111.2)简单易行：这个制备方法采用了简单的反应步骤和处理方法，容易实现和操作，不需要复杂的设备和技术条件，可以在实验室或工业生产中广泛应用。
112.3)环保可持续：制备过程中使用的原材料和溶剂均为环保的物质，不会对环境造成污染和危害。而且制备出的电解水催化剂本身也可以用于环保和水处理等领域，具有很好的应用前景。
113.4)经济实用：这个制备方法所需的原材料和设备成本较低，同时制备出的电解水催化剂也具有较长的使用寿命和较高的催化效率，可以降低生产和处理成本，具有经济实用性。
114.综上所述，这个制备方法具有高效、简单、环保、经济等优点和积极效果，可以为电解水反应和水处理等领域提供一种新的催化剂制备方案。
115.本发明通过钼酸钠制备方法制备的钼酸钠纯度高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量；同时，通过无水乙醇制备方法制备的无水乙醇质量高，从而大大提高制造电解水催化剂的质量。
116.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。