硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用，所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；所述混合相硫化镉是通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；所述加热的温度为200～450℃。本发明专利技术得到的立方相的硫化镉能催化二氧化碳电还原为甲酸盐，在

Application of CDs catalyst in electrocatalytic reduction of carbon dioxide

【技术实现步骤摘要】
硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用


[0001]本专利技术属于二氧化碳资源利用领域，尤其涉及一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，化石燃料的大量消耗造成二氧化碳(CO2)的过量排放，加速了全球气候变暖，从而导致了海平面的上升和一系列极端天气等全球环境问题。所以将二氧化碳转化为有价值的碳产品提供了一种环保方法来应对这些挑战。而现有的二氧化碳转化技术中，电化学二氧化碳还原技术具有反应条件温和、反应易于控制和易于模块化等优点，是目前该领域研究的热门技术，在所有二氧化碳电还原的产物中，如一氧化碳(CO)，甲烷(CH4)，乙烯(C2H4)，甲酸盐(HCOO
‑
)，乙酸盐(CH3COO
‑
)，乙醇(CH3CH2OH)和正丙醇(CH3CH2CH2OH)中，一氧化碳具有选择性高，易与电解液分离的优点，同时也可作为化学原料直接参与工业合成。尽管在开发用于将二氧化碳电化学还原为一氧化碳的催化剂方面取得了一系列突破，但在现实操作中，大规模工业应用仍然面临许多挑战，例如催化剂成本过高，产品选择性和长期稳定性不佳等问题。
[0003]硫化镉电催化剂是一种贵金属电催化剂的替代品，其具有低成本的特点，同时也能高效催化二氧化碳的电还原反应。对于二氧化碳电还原反应，稳定的六方相硫化镉应用较为广泛，但催化产物基本只有一氧化碳，且法拉第效率需进一步提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用，本专利技术中的立方相硫化镉能够将二氧化碳转化为甲酸盐，混合相硫化镉具有更高的二氧化碳电催化性能。
[0005]本专利技术提供一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用，
[0006]所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；
[0007]所述混合相硫化镉先通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；
[0008]所述加热的温度为200～450℃。
[0009]优选的，所述水热法制备立方相硫化镉步骤如下：
[0010]将氯化镉和硫化钠在水溶混合，在100～150℃下反应5～10小时，将反应产物固液分离，得到立方相的硫化镉。
[0011]优选的，所述氯化镉和硫化钠的摩尔比为1：(0.9～1.1)。
[0012]优选的，所述加热的时间为5～8小时。
[0013]优选的，所述加热之前，将立方相硫化镉研磨成粒径为10～30nm的粉末。
[0014]优选的，所述立方相硫化镉作为催化剂催化二氧化碳电还原为甲酸盐。
[0015]优选的，所述混合相硫化镉作为催化剂催化二氧化碳电还原为一氧化碳和/或甲酸盐。
[0016]优选的，所述硫化镉催化剂在二氧化碳电还原反应中的用量为1.2～2.0mg
·
cm
‑2。
[0017]优选的，所述二氧化碳电还原的电流密度为50～300mA
·
cm
‑2。
[0018]本专利技术提供了一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳的电还原中的应用，所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；所述混合相硫化镉是通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；所述加热的温度为200～450℃。本专利技术通过水热合成法完成了亚稳定立方相硫化镉的宏量制备，得到的立方相的硫化镉能催化二氧化碳电还原为甲酸盐，这是此前未见报道的，在
‑
1.2V vs RHE时其法拉第效率接近40％。本专利技术通过温度控制的方法实现了硫化镉的相控制，在不同温度下通过立方相硫化镉得到混合相和纯六方相的硫化镉。混合相硫化镉具有非常好的二氧化碳电催化性能，在
‑
1.5～
‑
0.8V vs RHE的电压下一氧化碳法拉第效率都维持在90％以上，
‑
1.3V vs RHE时可以达到96.4％。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1所制备的立法相硫化镉催化剂透射电镜照片；
[0021]图2为本专利技术实施例2所制备的混合相硫化镉(400℃)纳米颗粒催化剂透射电镜照片；
[0022]图3为本专利技术实施例3所制备的纯六方相硫化镉(500℃)透射电镜照片；
[0023]图4为本专利技术实施例1
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3所制备的硫化镉催化剂X射线晶体衍射谱图；
[0024]图5为本专利技术实施例1所制备的立方相硫化镉催化剂在不同电压下甲酸盐法拉第效率图；
[0025]图6为本专利技术实施例2所制备的混合相硫化镉催化剂在不同电压下一氧化碳法拉第效率图；
[0026]图7为本专利技术实施例3所制备的六方相硫化镉催化剂在不同电压下一氧化碳法拉第效率图；
[0027]图8为本专利技术实施例4所制备的混合相硫化镉(300℃)纳米颗粒催化剂透射电镜照片；
[0028]图9为本专利技术实施例4所制备的混合相硫化镉(300℃)纳米颗粒在不同电压下甲酸盐法拉第效率图；
[0029]图10为本专利技术实施例4所制备的混合相硫化镉(300℃)纳米颗粒催化剂在不同电压下一氧化碳法拉第效率图；
[0030]图11为实施例5所制备的混合相硫化镉(350℃)纳米颗粒催化剂透射电镜照片；
[0031]图12为实施例5所制备的混合相硫化镉(350℃)在不同电压下一氧化碳法拉第效率图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳的电还原中的应用，
[0033]所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；
[0034]所述混合相硫化镉是通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；
[0035]所述加热的温度为200～450℃。
[0036]本专利技术通过水热合成法制备得到立方相的硫化镉纳米催化剂，然后再用温度控制的方法将其转化为六方相和立方相混合的硫化镉催化剂或者完全转化为六方相催化剂。试验结果表明，立方相硫化镉能够促使二氧化碳在电还原反应中转化为甲酸盐，混合相硫化镉催化二氧化碳以更高的效率转化为一氧化碳。
[0037]二氧化碳电还原生成甲酸和一氧化碳的反应进程如下：
[0038]CO2→
*COOH
→
HCOOH
[0039]CO2→
*COOH
→
*CO
→
CO；
[0040]立方相硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硫化镉催化剂在催化二氧化碳的电还原中的应用，所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；所述混合相硫化镉先通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；所述加热的温度为200～450℃。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述水热法制备立方相硫化镉步骤如下：将氯化镉和硫化钠在去离子水中混合，在100～150℃下反应5～10小时，将反应产物固液分离，得到立方相的硫化镉。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氯化镉和硫化钠的摩尔比为1：(0.9～1.1)。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述加热的时间为5～8小时。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：高敏锐，高飞跃，包睿成，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：