一种SnS制造技术

本发明专利技术公开了一种SnS2‑

【技术实现步骤摘要】
一种SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及属于有无机纳米材料及其制备
，具体涉及一种SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]将二氧化碳电还原为高价值燃料和原料，不仅可以满足日益增长的能源需求，还可以缓解由二氧化碳排放引起的环境危机。甲酸盐被认为是二氧化碳电还原中最经济可行的产品之一，可广泛用作化学和制药行业的重要原料，以及潜在的氢载体和质子交换的液体燃料，迄今为止，已经开发出多种金属基电催化剂，如Pd、In、Hg、Pb、Cd和Sn，实现CO2电还原成甲酸盐。在这些电催化剂中，Sn基材料由于其储量丰富、无毒、成本低等优点而备受关注。不幸的是，大多数Sn基材料的催化性能仍然受到CO2活化的高能垒的限制，这通常归因于CO
2*
‑
中间体的稳定性差。为此，开发一种高效耐用的锡基催化剂用于CO2电还原成甲酸盐具有重要意义。
[0003]鉴于CO2分子活化与活性位点的数量和内在活性密切相关，许多有效的策略已被用来定制电催化剂的活性位点，以提高CO2电还原成甲酸盐的效率。表面化学修饰作为一种强大的策略，在调整活性位点的电子特性以达到中等吸附能以及获得高选择性方面引起了极大的兴趣。为了提高锡基材料的催化性能，氧改性是调节催化剂表面亲氧性并进一步操纵其电子结构的一种很有前景的策略。事实上，大多数表面化学改性的催化剂在操作条件下都经历了活性相的结构演变，导致对活性位点性质的理解出现偏差。因此，在实际工作条件下监测具有表面氧改性的Sn基催化剂的结构演变对于理解活性相的性质和目标二氧化碳电还原催化剂的合理设计至关重要。
[0004]本专利技术在碳纸上合理设计了表面氧改性的SnS2纳米片阵列，以有效地将CO2电还原为甲酸盐和合成气(CO和H2)。将氧气引入SnS2纳米片表面，实现了Sn活性位点的暴露和最佳Sn电子态，从而增强了CO2的吸附和活化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、将SnCl4·
5H2O和硫代乙酰胺加入水中，搅拌混合均匀，得到混合液；
[0008]步骤二、将混合液和碳纸转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在180～200℃下反应6～10h，反应完毕后，自然冷却至室温，收集产物，分别用纯水和乙醇洗三次，55～65℃下真空干燥12h，得到SnS2/CC；
[0009]步骤三、将SnS2/CC加入马弗炉中，升温至280～320℃，煅烧3～6min，得到SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列。
[0010]优选的是，所述步骤一中，SnCl4·
5H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为1：2～4；所述SnCl4·
5H2O与水的摩尔体积比为1mmol:6～10mL。
[0011]优选的是，所述步骤二中，所述碳纸采用2cm
×
2cm。
[0012]优选的是，步骤二中，碳纸在使用前进行等离子体改性，其过程为：将辉光次大气低温等离子体表面处理设备开机预热30min，将碳纸放入低温等离子体发生器上下电极之间，进行抽气，达到真空度800Pa的设定值后通入混合气氛至常压，再次抽气并保持内部压力在800～1000Pa，调节系统电压为130～160V、电流为0.4～0.6A，进行辉光放电低温等离子体处理，处理时间为60～90s。
[0013]优选的是，所述混合气氛为O2和CO2的混合气氛时，其中通入混合气氛时，O2与CO2的气体流速之比为1:3～5，其中CO2的流速为1.5～2.5L/min。
[0014]优选的是，所述步骤二中，将混合液和碳纸转移到聚四氟乙烯内衬的微波水热反应釜中，施加双频超声的同时在180～200℃下反应6～10h，反应完毕后，自然冷却至室温，收集产物，分别用纯水和乙醇洗三次，55～65℃下真空干燥12h，得到SnS2/CC。
[0015]优选的是，所述微波水热反应的压力为2～5MPa、微波功率为800～1200W。
[0016]优选的是，所述双频超声的交替频率为35～50kHz和135～145kHz，双频超声交替处理的时间为1～2min，双频超声的功率为600～800W。
[0017]本专利技术还提供一种如上述的SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列在电化学CO2还原中的应用，在H型电解池中加入电解液，将SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列作为工作电极；以银/氯化银为参比电极，铂丝电极为对电极；向电解液中通入CO2达到饱和，然后施加电压促使CO2在SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列表面发生还原反应。
[0018]优选的是，所述H型电解池的阴阳两极采用Nafion 115质子交换膜隔开；所述电解液为1mol/L的碳酸氢钾溶液。
[0019]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术制备了具有表面氧改性的SnS2纳米片阵列，用于将CO2电还原为甲酸盐和合成气(CO和H2)；表面注氧工程实现了Sn活性位点的暴露和最佳的Sn电子态，从而增强了CO2的吸附和活化。SnS2纳米片上的表面注氧显着提高了CO2还原为甲酸盐和合成气(CO和H2)的电催化活性。
[0020]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
[0021]图1为实施例1制备的SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的SEM；
[0022]图2为SnS2‑
x
O
x
纳米片阵列的TEM图像；
[0023]图3为SnS2‑
x
O
x
纳米片阵列的HRTEM图像；
[0024]图4为对比例1制备的SnS2/CC的SEM；
[0025]图5为SnS2纳米片的TEM图像；
[0026]图6为SnS2纳米片的HRTEM图像；
[0027]图7为SnS2‑
x
O
x
的EDS光谱；
[0028]图8为SnS2‑
x
O
x
/CC和SnS2/CC的XRD谱图；
[0029]图9为SnS2‑
x
O
x
/CC和SnS2/CC的XPS谱图；
[0030]图10为SnS2‑
x
O
x
/CC的O1s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将SnCl4·
5H2O和硫代乙酰胺加入水中，搅拌混合均匀，得到混合液；步骤二、将混合液和碳纸转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在180～200℃下反应6～10h，反应完毕后，自然冷却至室温，收集产物，分别用纯水和乙醇洗三次，55～65℃下真空干燥12h，得到SnS2/CC；步骤三、将SnS2/CC加入马弗炉中，升温至280～320℃，煅烧3～6min。得到SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列。2.如权利要求1所述的SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，SnCl4·
5H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为1：2～4；所述SnCl4·
5H2O与水的摩尔体积比为1mmol:6～10mL。3.如权利要求1所述的SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述碳纸采用2cm
×
2cm。4.如权利要求1所述的SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法，其特征在于，步骤二中，碳纸在使用前进行等离子体改性，其过程为：将辉光次大气低温等离子体表面处理设备开机预热30min，将碳纸放入低温等离子体发生器上下电极之间，进行抽气，达到真空度800Pa的设定值后通入混合气氛至常压，再次抽气并保持内部压力在800～1000Pa，调节系统电压为130～160V、电流为0.4～0.6A，进行辉光放电低温等离子体处理，处理时间为60～90s。5.如权利要求4所述的SnS2‑
x
O
x
/CC纳米片阵列的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，竹文坤，何嵘，杨帆，张克历，乐昊飏，刘欢欢，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：