一种Op-Ag1In单原子合金电催化剂及其制备方法和应用

本发明属于电催化材料，具体涉及一种op-ag1in单原子合金电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、利用分布式能源（如太阳能、风能、潮汐能等）将co2电化学还原（co2rr）为增值燃料是减少co2排放、实现co2资源化和储存间歇性可再生能源的有效策略。由于co2分子的惰性和产物的多样性，高效和高选择性的co2rr仍面临着很大的挑战。因此，开发高效的电催化剂来增强co2rr的产物选择性和提高产物产量是非常必要的。

2、开发高选择性co2rr的高效电催化剂已成为研究热点。通过co2rr可以生产co、甲烷、甲酸盐、甲醇、乙烯和碳链更长的烷烃等一系列产品，其中产生co、甲酸盐、甲烷是比较容易进行的反应之一。in基电催化剂在co2rr过程中，由于金属氢键较弱，析氢反应活性较低，可以提高甲酸选择性，抑制析氢反应。但是in基电催化剂对*co2和表面的*h吸附能力较弱，导致co2rr为甲酸盐的电流密度较低。为了在co2rr生成过程中形成关键中间体（*ocho），提高反应物的活化能力和吸附足够的质子可以显著提高co2rr产甲酸的性能。通过构建合金催化剂来调节in基催化剂的电子密度状态，从而优化中间体的吸附来促进co2rr反应。因此，研发一种能够高转化率、高选择性的制备甲酸的二氧化碳还原电催化剂具有重要意义。

技术实现思路

1、针对in基电催化剂催化二氧化碳制备甲酸产率低的问题，本发明提供了一种ag1in单原子合金电催化剂及其制备方法和应用，制备得到的op-ag1in单原子合金电催化剂具有较高的产甲酸选择性，优越的稳定性。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将in2o3分散于水中，加入agno3并搅拌反应，然后进行光照反应，反应结束后反应物洗涤、干燥得ag1-in2o3；

5、（2）将ag1-in2o3、炭黑和萘酚分散于乙醇中，超声得墨水，将墨水滴于疏水碳纸上，干燥，在负电压条件下还原反应得op-ag1in单原子合金电催化剂。

6、进一步地，步骤（1）中in2o3和agno3的质量比为200:1~4，搅拌反应时间为0.25~1h。

7、进一步地，步骤（1）中光照反应的条件为氙灯光照反应0.5~2h。

8、进一步地，步骤（2）中ag1-in2o3、炭黑和萘酚的质量体积比为1 mg：0.5 mg：5~10 μl。

9、进一步地，步骤（2）中负电压条件为−0.85 ~ -0.95 v vs. rhe，还原反应时间为0.5~1.5 h。

10、进一步地，步骤（1）中in2o3的制备方法为：将incl3和尿素分散在水中，加热搅拌反应，生成物离心、固体干燥、煅烧得in2o3。

11、进一步地，incl3和尿素的质量比为3：25，加热搅拌反应条件为80 ℃下4 h，煅烧条件为500 ℃下煅烧2 h。

12、进一步地，步骤（1）中干燥条件为80℃；步骤（2）中超声时间为15~30 min，干燥条件为自然干燥。

13、本发明中，所述的制备方法制备得到的op-ag1in单原子合金电催化剂。

14、本发明中，所述的op-ag1in单原子合金电催化剂在催化还原二氧化碳制备甲酸中的应用。

15、有益效果

16、本发明op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法简单、无污染、原料丰富且价格低廉；制备的op-ag1in单原子合金原电催化剂具有较高的产甲酸选择性，较高的甲酸产量，优越的稳定性，解决了in基电催化剂催化二氧化碳制备甲酸产率低的问题。

技术特征：

1.一种op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中in2o3和agno3的质量比为200:1~4，搅拌反应时间为0.25~1h。

3.根据权利要求1所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中光照反应的条件为氙灯光照反应0.5~2h。

4.根据权利要求1所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中ag1-in2o3、炭黑和萘酚的质量体积比为1 mg：0.5 mg：5~10 μl。

5.根据权利要求1所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中负电压条件为−0.85 ~ -0.95 v vs. rhe，还原反应时间为0.5~1.5 h。

6.根据权利要求1所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中in2o3的制备方法为：将incl3和尿素分散在水中，加热搅拌反应，生成物离心、固体干燥、煅烧得in2o3。

7. 根据权利要求6所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，incl3和尿素的质量比为3：25，加热搅拌反应条件为80 ℃下4 h，煅烧条件为500 ℃下煅烧2 h。

8.根据权利要求1所述的op-ag1in单原子合金电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中干燥条件为80℃；步骤（2）中超声时间为15~30 min，干燥条件为自然干燥。

9.一种权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到的op-ag1in单原子合金电催化剂。

10.一种权利要求9所述的op-ag1in单原子合金电催化剂在催化还原二氧化碳制备甲酸中的应用。

技术总结本发明公开了一种O<subgt;p</subgt;‑Ag<subgt;1</subgt;In单原子合金电催化剂及其制备方法和应用，属于电催化材料技术领域。将In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;分散于水中，加入AgNO<subgt;3</subgt;并搅拌反应，然后进行光照反应，反应结束后反应物洗涤、干燥得Ag<subgt;1</subgt;‑In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；将Ag<subgt;1</subgt;‑In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、炭黑和萘酚分散于乙醇中，超声得墨水，将墨水滴于疏水碳纸上，干燥，在负电压条件下还原反应得O<subgt;p</subgt;‑Ag<subgt;1</subgt;In单原子合金电催化剂。制备方法简单、无污染、原料丰富且价格低廉，制备的O<subgt;p</subgt;‑Ag<subgt;1</subgt;In单原子合金原电催化剂具有较高的产甲酸选择性，较高的甲酸产量，优越的稳定性，解决了In基电催化剂催化二氧化碳制备甲酸产率低的问题。技术研发人员：李晓,凌意瀚,方超琼,金芳军,王鑫鑫,田云峰,刘方升,高源受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23