一种镍钼簇-富氮碳纳米片及其制备方法和应用

本发明涉及co2的捕集与利用，具体涉及一种镍钼簇-富氮碳纳米片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、甲醇由于其合适的辛烷值，是一种比较理想的清洁能源。由可再生电力驱动的co2rr是一种最先进的碳捕获和利用技术，可以生产有价值的合成燃料或醇类等燃料前体，因此，它不仅可以减少环境中积累的温室气体，而且可以减少我们对化石燃料的持续依赖。然而，电化学co2rr产ch3oh受到大的过电位的影响，导致产物选择性和能源效率较低。因此，开发能够高效产甲醇的策略是至关重要的。

2、镍纳米催化剂是驱动电化学co2rr的最有前途的候选催化剂之一。多金属氧酸盐作为一类过渡金属氧簇，具有丰富和可调控的氧化还原活性，在电化学过程中可以接受或释放多个电子，并且保持自身结构稳定，被认为是一种“电子调控开关”，有望用于调控电催化过程中的电子转移。合金组成可以调节团簇的电子结构，从而提高其催化效率。因此镍钼簇-富氮碳纳米片可在施加电压下产甲醇。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种镍钼簇-富氮碳纳米片及其制备方法和应用。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种镍钼簇-富氮碳纳米片，所述镍钼簇-富氮碳纳米片为在多孔富氮碳纳米片上负载多金属氧酸盐后还原获得，其中，多孔富氮碳纳米片通过高温碳化、刻蚀工艺得到。

4、进一步改进在于，所述镍钼簇-富氮碳纳米片中钼和镍的摩尔比为10:x，且x为1或2。

5、本发明还提供了一种所述镍钼簇-富氮碳纳米片的制备方法，步骤包括：

6、(1)多孔富氮碳纳米片的合成：

7、将聚乙烯吡咯烷酮、尿素、硝酸锌溶于水并混合均匀，干燥，得到前驱体，将前驱体碳化，再利用盐酸刻蚀去除氧化锌，得到多孔富氮碳纳米片；

8、(2)多金属氧酸盐的合成：

9、将(nh4)6mo7o24·4h2o溶于去离子水中，边搅拌边加入nicl2·6h2o和nah2po4·2h2o，再在室温下搅拌，然后加入乙醇搅拌，离心，洗涤，干燥得到含镍钼的多金属氧酸盐；

10、(3)镍钼簇-富氮碳纳米片的合成：

11、将步骤(1)得到的富氮碳纳米片分散于去离子水中得到溶液a，将步骤(2)得到的多金属氧酸盐溶于去离子水中得到溶液b，边搅拌边将所述溶液b缓慢滴加到所述溶液a中，滴加完成后搅拌、离心、干燥，即得负载多金属氧酸盐簇的富氮碳纳米片，将富氮碳纳米片进行还原，收集得到镍钼簇-富氮碳纳米片粉末。

12、进一步改进在于，步骤(2)中室温下搅拌的时间为2h，加入乙醇后搅拌的时间为6h。

13、进一步改进在于，步骤(3)中滴加完成后搅拌的时间为8h。

14、进一步改进在于，步骤(3)中还原是置于管式炉中并在h2/ar混合气氛下进行，且还原温度为200-600℃，升温速率为2℃/min，还原时间为1h。

15、本发明还提供了一种所述镍钼簇-富氮碳纳米片作为电催化剂在电催化co2还原制备甲醇中的应用。

16、本发明的有益效果在于：

17、1)本发明在通过高温碳化、刻蚀得到的多孔富氮碳纳米片上原位合成多金属氧酸盐后进一步还原获得镍钼簇-富氮碳纳米片，由于富氮碳纳米片的介孔特性及其丰富的n位点，多金属氧酸盐被锚定在纳米片上，不易聚集成颗粒，结构稳定性好；

18、2)在镍钼簇和富氮碳纳米片两者的协同作用下，该复合材料在施加电压时，可以高效的产生甲醇，用于二氧化碳绿色转化领域；

19、3)本发明的镍钼簇-富氮碳纳米片，可以选用不同镍钼比例及还原温度，进而控制甲醇产生效率；

20、4)本发明合成条件温和简单，绿色环保，设计合理。

技术特征：

1.一种镍钼簇-富氮碳纳米片，其特征在于，所述镍钼簇-富氮碳纳米片为在多孔富氮碳纳米片上负载多金属氧酸盐后还原获得。

2.根据权利要求1所述的一种镍钼簇-富氮碳纳米片，其特征在于，所述镍钼簇-富氮碳纳米片中钼和镍的摩尔比为10:x，且x为1或2。

3.一种如权利要求1或2所述镍钼簇-富氮碳纳米片的制备方法，其特征在于，步骤包括：

4.根据权利要求3所述的镍钼簇-富氮碳纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中室温下搅拌的时间为2h，加入乙醇后搅拌的时间为6h。

5.根据权利要求3所述的镍钼簇-富氮碳纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中滴加完成后搅拌的时间为8h。

6.根据权利要求3所述的镍钼簇-富氮碳纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中还原是置于管式炉中并在h2/ar混合气氛下进行，且还原温度为200-600℃，升温速率为2℃/min，还原时间为1h。

7.一种如权利要求1或2所述镍钼簇-富氮碳纳米片作为电催化剂在电催化co2还原制备甲醇中的应用。

技术总结本发明公开了一种镍钼簇‑富氮碳纳米片及其制备方法和应用，该镍钼簇‑富氮碳纳米片为在多孔富氮碳纳米片上负载多金属氧酸盐后还原获得，该材料可应用于电催化二氧化碳绿色转化，即作为电催化剂在电催化CO<subgt;2</subgt;还原制备甲醇。本发明构建了镍钼簇‑富氮碳纳米片，通过富氮碳纳米片的介孔特性以及丰富的N位点，保护并稳定金属氧酸盐簇；进一步还原后可增强甲醇的生成，获得一种增强甲醇生成的材料。技术研发人员：杜袁鑫,周艳婷,刘旭,杨明,汪军,马洁晨受保护的技术使用者：安徽大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26