一种新型CO2还原催化剂、应用及其制备方法

技术特征：
1.一种新型co2还原催化剂，其特征在于：所述催化剂为ni金属以单原子状态负载在氮掺杂碳空心纳米球上的复合物。2.根据权利要求1所述的一种新型co2还原催化剂，其特征在于：所述催化剂中ni的质量分数为1.5％。3.根据权利要求2所述的一种新型co2还原催化剂，其特征在于：所述催化剂具有原子分散的ni-n基团和球形中空结构，金属元素ni与n的配位数为4，形成ni-n4基团。4.根据权利要求1所述的一种新型co2还原催化剂，其特征在于：所述的氮掺杂碳空心纳米球平均直径为150nm。5.一种如权利要求1-4任一项所述的新型co2还原催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将无水乙醇、水和氨水加入到150ml圆底烧瓶中，在搅拌条件下将正硅酸四乙酯滴加到上述溶液中；之后将聚醚f127加入到上述溶液中，待溶解后加入间苯二酚和甲醛；搅拌后加入三聚氰胺和甲醛，搅拌24h；然后将上述混合液转移到100ml水热釜内，反应24h；将上述产物分别用乙醇和水进行离心洗涤，之后干燥，得到产物sio2纳米球；步骤二：将制备好的sio2纳米球分散在nacl溶液超声0.5h，然后加入pdda；搅拌1h后，将经pdda修饰的sio2纳米球用水洗涤，离心收集，去除多余的pdda，在这个阶段，表面的sio2纳米球被一层pdda分子修饰；通过上述相同步骤再用pss修饰sio2纳米球；然后，将完成表面修饰的sio2纳米球超声分散到乙酰丙酮镍的去离子水中，形成均匀的悬浮液；步骤三：使用组氨酸作为氮和碳前体，在上述悬浮液中加入组氨酸，搅拌30min，得到的悬浮液进行真空干燥，然后在氩气气氛下进行热处理；所得产物在氢氟酸中浸出，然后洗涤至中性，最终得到ni-n-c催化剂。6.根据权利要求5所述的一种新型co2还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中无水乙醇、水和氨水体积分别为30ml、10ml和1.5ml，正硅酸四乙酯体积为1.5ml，加入的聚醚f127质量为0.15g，间苯二酚、三聚氰胺物质的量为0.6mmol和2.4mmol，两次加入的甲醛分别为0.30ml和0.21ml。7.根据权利要求5所述的一种新型co2还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中加入试剂完成后搅拌24h，搅拌温度控制在30℃；所述步骤一中在100ml水热釜内反应24h，反应温度为100℃。8.根据权利要求5所述的一种新型co2还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中表面的sio2纳米球被一层pdda分子修饰后，再经由上述相同步骤的过程，将此pdda修饰的sio2纳米球被pss、pdda和pss依次包覆，形成带负电荷的pdda/pss/pdda/pss修饰的sio2纳米球。9.根据权利要求5所述的一种新型co2还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中得到的悬浮液真空干燥的温度为80℃，氩气气氛下热处理温度为800℃，处理时间为4小时。10.一种新型co2还原催化剂，其特征在于，催化剂在废水处理中作为阴极的应用。

技术总结
一种新型CO2还原催化剂、应用及其制备方法，所述催化剂为Ni金属以单原子状态负载在氮掺杂碳空心纳米球上的复合物。本发明所使用到的氮和碳前体材料组氨酸属于生物材料，价格低廉，可持续利用，属于无毒无害或低毒性原料，对环境污染小，除了能应用于电化学领域，组氨酸还能用作医药领域、吸附领域等，而且组氨酸作为一种天然螯合剂，能螯合多种离子，特别是镍离子，可以用镍柱纯化组氨酸蛋白，因此在制备过程中能够更多地螯合镍金属离子、增加催化剂活性位点，提高催化剂效率。提高催化剂效率。提高催化剂效率。


技术研发人员：李威 陈泠钰 吕斯濠 杨立辉 刘倩
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/29