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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：本发明涉及一种单原子阴阳极同时合成高纯二氧化氯气体的方法及其装置。该装置包括电化学反应器和循环进料装置，电化学反应器包括阴极室、阴极、质子交换膜、阳极以及阳极室，循环进料装置包括循环缓冲罐以及输送设备；阴极为碳基单原子整体电极，阳极为泡沫钛基单原子整体电极。本发明利用电化学还原技术在多孔碳基单原子整体阴极处将氧气高效还原为过氧化氢，原位生成的过氧化氢高效转化氯酸根为二氧化氯，利用电化学氧化技术在泡沫钛基单原子整体阳极处将亚氯酸根高效转化为二氧化氯，随后二氧化氯随阴阳极室底部鼓入空气流出。本发明装置和方法不仅能耗低，而且电极活性和选择性高，无二次污染，适合工业化推广。

主权项：1.一种单原子阴阳极同时合成高纯二氧化氯气体的装置，其特征在于，包括电化学反应器、循环进料装置，所述电化学反应器包括阴极室（2）、阴极（3）、质子交换膜（4）、阳极（5）以及阳极室（6），所述质子交换膜（4）设于阳极（3）和阴极（5）之间；并将阴极室（2）、阴极（3）、质子交换膜（4）、阳极（5）以及阳极室（6）多层材料夹紧，同时阴极（3）和阳极（5）通过导线分别连接电源的负极和正极；所述循环进料装置包括阴极循环缓冲罐（1）、阳极循环缓冲罐（7）以及输送设备（8）；所述阴极室（2）与阴极循环缓冲罐（1）通过输送管道连接，含氯酸钠的电解液在阴极室（2）与阴极循环缓冲罐（1）之间循环使用；所述阳极室（6）与阳极循环缓冲罐（7）通过输送管道连接，含亚氯酸钠的电解液在阳极室（6）与阳极循环缓冲罐（7）之间循环使用；所述输送设备（8）设置在输送管道上；所述阴极（3）为负载单原子的多孔碳整体电极，所述阳极（5）为负载单原子的多孔泡沫钛整体电极，能够同时转化氯酸根和亚氯酸根为二氧化氯；阴极与阳极底部泵入空气，在此过程中，阴极和阳极间施加电压，在阳极表面将电解液中亚氯酸钠选择性转化为二氧化氯，在阴极表面将电解液中溶解的氧气原位还原为过氧化氢，原位生成的过氧化氢进一步将氯酸钠选择性转化为二氧化氯；所述阴极（3）以整体多孔碳为基底，在多孔碳表面形成过渡金属单原子活性物质；所述阳极（5）以整体多孔泡沫钛为基底，在泡沫钛表面形成过渡金属单原子活性物质；所述过渡金属单原子活性物质为锰、铁、钴、镍、铜、钼、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金单原子的至少一种。

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