一种氮磷共掺杂二氧化碳还原电催化材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种氮磷共掺杂二氧化碳还原电催化材料及其制备方法和应用，属于碳材料的制备及应用领域。本发明专利技术通过原位掺杂的方法，实现了氮、磷对碳材料的有效掺杂。通过对氮源、磷源前驱体的选择可以实现具有高催化活性的催化剂的制备，同时通过改变氮源、磷源前驱体的比例，可以在一定范围内对氮、磷的掺杂量进行调控。由于氮、磷的协同作用，同时具有较高的比表面积，使得利用该方法合成的氮、磷共掺杂的碳材料表现出显著的催化二氧化碳还原性能。本发明专利技术所使用的原材料不需要任何金属及其化合物，价廉易得，反应时间短，工艺简单可行，操作方便，普适性强。

A nitrogen phosphorus Co doped electrocatalytic material for carbon dioxide reduction and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种氮磷共掺杂二氧化碳还原电催化材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种氮磷共掺杂二氧化碳还原电催化材料及其制备方法和应用，属于碳材料的制备及应用领域。
技术介绍
随着世界经济的发展，煤、石油、天然气等化石能源的大量消耗使温室气体如二氧化碳(CO2)排放量急剧增加，引起全球气候变暖等日益严峻的环境问题。通过电催化二氧化碳转化，采用可再生的风电、太阳能发电或富余核电等洁净电能为能源，在常温、常压条件下将CO2转化为包括一氧化碳(CO)、甲酸、甲醇、乙烯、乙醇等碳氢化合物燃料及其他高附加值化学品，同时实现了二氧化碳的资源化利用和洁净电能的有效存储，极具应用前景。如何合成低成本、具有高活性、高选择性催化剂进而有效获得高附加值的化学品是二氧化碳电催化还原反应研究中的难题。传统的电催化CO2还原转化常用的催化剂为Ag、Au等贵金属及其他过渡金属如Cu及其合金等等。然而，昂贵的价格以及较低的自然储量、以及低性能极大地限制了它们在实际中的应用。因此，开发材料来源广泛、价格低廉、催化性能优异、稳定性高的不含金属的催化剂具有重大的意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮磷共掺杂的碳材料催化剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：/n(1)把碳源前驱体、氮源前驱体和磷源前驱体，混合均匀；/n(2)在氩气氛中，将步骤(1)的混合物进行高温焙烧，焙烧温度为800-1000℃，制备得到氮磷共掺杂的碳材料催化剂。/n步骤(1)中所述的氮源前驱体为尿素、六次甲基四胺、二氰二胺、三聚氰胺中的一种及以上，优选为二氰二胺。/n步骤(1)中所述的磷源前驱体为磷酸、三苯基磷、四丁基溴化膦、四丁基氯化膦、植酸中的一种及以上，优选为植酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮磷共掺杂的碳材料催化剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
(1)把碳源前驱体、氮源前驱体和磷源前驱体，混合均匀；
(2)在氩气氛中，将步骤(1)的混合物进行高温焙烧，焙烧温度为800-1000℃，制备得到氮磷共掺杂的碳材料催化剂。
步骤(1)中所述的氮源前驱体为尿素、六次甲基四胺、二氰二胺、三聚氰胺中的一种及以上，优选为二氰二胺。
步骤(1)中所述的磷源前驱体为磷酸、三苯基磷、四丁基溴化膦、四丁基氯化膦、植酸中的一种及以上，优选为植酸。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中所述的碳源前驱体为蔗糖、葡萄糖、果糖中的一种及以上。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中所述的碳源前驱体和氮源前驱体的摩尔比为1：(1-15)，步骤(1)中所述的碳源前驱体和磷源前驱体的摩尔比为1：(0.1-0.5)。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，步骤(2)中所述的高温焙烧可以是在管式炉中进行。高温焙烧的时间优选0.5-2h。将温度升温至800-1000℃的升温速度为1-10℃/min，优选为900℃。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述方法具体包括如下步骤：
1)把碳源前驱体、氮源前驱体混合在玛瑙研钵中，研磨均匀；
2)加入磷源前驱体，继续研磨均匀；
3)把上述混合物移入管式炉中，在氩气氛中高温焙烧；升温速度1-10℃/min，焙烧温度800-1000℃，并在此温度下保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：王要兵，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35