镍氮共掺杂碳纳米片催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种镍氮共掺杂碳纳米片催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂主要包括Ni、N和C，Ni以单原子Ni

【技术实现步骤摘要】
镍氮共掺杂碳纳米片催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于能源材料与电催化领域，涉及电催化CO2还原反应，具体涉及一种可用于CO2电还原反应的镍氮共掺杂碳纳米片催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳(CO2)大量排放所造成的全球气候问题已成为各国政府、专家及公众关注的焦点。电催化CO2还原反应即利用低品阶的可再生电能在温和可控的条件下将CO2转化为高附加值的碳基燃料和化学品，是极具应用前景的减碳技术之一。然而，由于CO2稳定的化学结构(键能≈806kJ/mol)和水相中析氢反应的发生，往往造成产物法拉第效率和选择性较低。因此，开发一种在较宽电压范围内同时实现高活性、高选择性、高稳定性且对析氢副反应具有显著抑制作用的电催化剂具有重要意义，同时也存在极大的挑战。
[0003]目前，过渡金属
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氮共掺杂碳材料(M
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N
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C)，特别是Ni
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N
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C催化剂在电催化转化CO2生成CO方面表现出广阔的应用前景。其中，金属单原子与N的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍氮共掺杂碳纳米片催化剂，其特征在于：所述催化剂包括Ni、N和C，其中单原子Ni以Ni
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N配位形式负载于碳材料中，Ni负载量为0.8～1.5wt％。2.根据权利要求1所述的镍氮共掺杂碳纳米片催化剂，其特征在于：C为石墨化碳且具有多级孔结构，同时含有微孔、介孔和大孔，催化剂形貌为碳纳米片，比表面积为950～1800m2/g，平均孔径为3.5～7.3nm。3.根据权利要求1或2所述的镍氮共掺杂碳纳米片催化剂的制备方法，其特征在于：以壳聚糖CS为碳源和氮源，以氮化碳g
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C3N4为模板和第二氮源，以镍氰化钾K2Ni(CN)4为金属源，具体包括如下步骤：(1)将三聚氰胺置于马弗炉中，先后经两次热处理制备得到所需淡黄色多孔氮化碳g
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C3N4纳米片；(2)将步骤(1)制得的淡黄色多孔氮化碳g
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C3N4、壳聚糖CS和镍氰化钾K2Ni(CN)4加入醋酸水溶液中，混合均匀后经冻干、高温热处理、酸刻蚀、二次热处理后得到单原子分散的镍氮共掺杂碳纳米片催化剂。4.根据权利要求3所述的镍氮共掺杂碳纳米片催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中第一次热处理温度为500～550℃，热处理时间为3～5h，升温速率为1～5℃/min；第二次热处理温度为450～500℃，热处理时间为1～3h，升温速率为5～10℃/min。5.根据权利要求3所述的镍氮共掺杂碳纳米片催化剂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：平丹，吴诗德，黄思光，易峰，张逸飞，韩莉锋，王诗文，方少明，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：