一种硒化银纳米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硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用，属于新能源材料及电化学催化技术领域，解决了以现有电催化还原二氧化碳产物时选择性低和稳定性差的技术问题。本发明专利技术公开的硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原时，生成一氧化碳的法拉第效率最高可达98.1％，可持续电解时间长，具有优异的电催化二氧化碳效果；同时公开了上述硒化银纳米催化剂的制备方法，该方法通过简单实验制备一种银基催化剂，使其在电催化二氧化碳还原中的具有较高催化活性和产物选择性；该制备方法操作简单，易于实施，制备得到的硒化银纳米催化剂具有优异的二氧化碳还原性能。有优异的二氧化碳还原性能。有优异的二氧化碳还原性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新能源材料及电化学催化
，具体涉及一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全球变暖和能源危机是人类社会面临的两大挑战。大气中CO2的浓度持续上升，引发的“温室效应”，极大危害我们赖以生存的环境。减少CO2排放，有效利用CO2，建设环境友好、能源节约的低碳经济已经成为国内外广泛研究的热点。CO2作为一种C1资源，如果可以将其还原合成各种化学品和燃料(烃类、醇类等)，既可以实现CO2的有效减排，又可得到一种可再利用的资源，进一步推动推动科技创新和经济社会发展深度融合。
[0003]电催化还原CO2是目前最具前途的CO2转化利用方式之一。它是一种利用可再生电力将CO2转化为可增值碳基产品，减轻了因CO2过剩所导致的环境问题和对化石燃料过度依赖而引起的能源危机，同时其反应条件温和、体系灵活多变。电催化剂扮演着至关重要的角色，因为它们直接决定CO2还原反应所得的目标产物种类，如CO、HCOOH和C2H4等。在这些产品中，CO是化学工业中的一个重要的资源，它作为许多产物的前驱体，包括高能量密度的燃料，如甲醇、氨和合成石油等，因为它更有利于动力学使用水作为反应介质，实现CO转换燃料。Ag是一种很有前途的催化材料，因为它对CO2活化具有本征反应性，对CO的吸附较弱，在室温下选择性催化CO2还原为CO。然而，在典型的多晶银电极上进行CO2还原通常需要很大的过电位。到目前为止，还没有开发出基于银基催化剂，能够同时实现电催化CO2还原为CO的高法拉第效率、高电流密度和高稳定性的催化剂。因此，迫切需要探索提高银基催化剂还原CO2为CO的选择性和稳定性的有效策略。
[0004]作为纳米材料晶体相工程的重要策略之一，这对于研究纳米材料的相依赖物理化学性质具有重要意义，而控制晶体相工程已成为调节纳米结构固有催化活性的重要途径。因此揭示银基纳米结构的相依赖特征可能为其提高电催化还原二氧化碳性能带来新的机遇。由于催化剂的催化反应主要发生在催化剂的表面，因此催化剂的活性随结构和表面晶面的变化而变化很大。如果能控制催化剂的结构，就能得到所需的表面晶面来控制催化剂的活性，这是优化催化剂性能的一种非常有效的手段。那么如何实现特定结构催化剂的可控制备成为当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用，通过对银基催化剂的相依赖催化行为进行研究，利用结构特性获得高效的银基电催化剂，以解决现有电催化还原二氧化碳产物选择性低和稳定性差的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种硒化银纳米催化剂的应用，所述硒化银纳米催化剂用于电催化
二氧化碳还原。
[0008]进一步地，所述硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原时，生成一氧化碳偏电流密度为8.7mA cm
‑2～46mA cm
‑2，生成一氧化碳的法拉第效率大于60％，可持续电解的时间为10h～50h。
[0009]本专利技术还公开了上述硒化银纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：将金属银盐、硒源、十六胺和油胺混合搅拌均匀，得到混合溶液；
[0011]步骤2：将混合溶液加热后保温，进行反应，反应结束后冷却，再进行分离得到沉淀物；
[0012]步骤3：将沉淀物进行热处理，得到一种硒化银纳米催化剂。
[0013]进一步地，其特征在于，所述金属银盐为氯化银、硝酸银或硫酸银。
[0014]进一步地，所述硒源为硒粉或硒酸钠。
[0015]进一步地，所述金属银盐和硒源的摩尔比为(1:5)
‑
(5:1)；所述十六胺和油胺的质量比为(1:10)
‑
(10:1)；所述金属银盐在混合溶液中的浓度为0.001
‑
0.1mmol/mL。
[0016]进一步地，步骤2中，将混合溶液加热至160
‑
220℃，保温时间为0.5
‑
2h；所述加热保温过程在氮气环境下进行。
[0017]进一步地，步骤3中，所述热处理的工艺为：在300
‑
500℃下，退火处理1
‑
5h。
[0018]本专利技术还公开了采用上述硒化银纳米催化剂的制备方法制备得到的一种硒化银纳米催化剂。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术公开了一种硒化银纳米催化剂在电催化二氧化碳还原的应用，由于该硒化银纳米催化剂具有高结晶性，晶面取向为(121)晶面，暴露的高活性晶面能稳定电催化还原二氧化碳中的羧基自由基，促进二氧化碳还原为一氧化碳。所制备的硒化银材料电催化还原二氧化碳生成一氧化碳的法拉第效率高达98.1％，生成一氧化碳偏电流密度为8.7mA cm
‑2～46mAcm
‑2，同时具有优异的循环稳定性，在
‑
0.9V vs.RHE下，可持续电解50h，具有优异的电催化二氧化碳催化性能。
[0021]本专利技术还公开了上述硒化银纳米催化剂的制备方法，选用金属银盐、硒源、十六胺和油胺作为原材料，能实现特定晶面硒化银材料的可控制备；本专利技术通过调控合成过程中硒的还原，实现了特定结构催化剂的可控制备；该方法工艺简单，生产成本低，很适合工业化生产。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备得到的硒化银纳米催化剂的X射线衍射图谱；
[0023]图2为实施例1制备得到的硒化银纳米催化剂的透射电镜图和高分辨透射电镜图；
[0024]其中：a
‑
透射电镜图；b
‑
高分辨透射电镜图；
[0025]图3为实施例1制备得到的硒化银纳米催化剂电催化二氧化碳还原产一氧化碳的法拉第效率图；
[0026]图4为实施例1制备得到的硒化银纳米催化剂在饱和氮气或是二氧化碳的电解质下的线性扫描伏安曲线图和CO偏电流密度曲线；
[0027]其中：a
‑
线性扫描伏安曲线图；b
‑
CO偏电流密度曲线；
[0028]图5为实施例1制备得到的硒化银纳米催化剂稳定测试曲线和一氧化碳的法拉第效率图。
具体实施方式
[0029]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0030]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0031]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硒化银纳米催化剂的应用，其特征在于，所述硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原。2.根据权利要求1所述的一种硒化银纳米催化剂的应用，其特征在于，所述硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原时，生成一氧化碳偏电流密度为8.7mAcm
‑2～46mAcm
‑2，生成一氧化碳的法拉第效率大于60％，可持续电解的时间为10h～50h。3.一种硒化银纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将金属银盐、硒源、十六胺和油胺混合搅拌均匀，得到混合溶液；步骤2：将混合溶液加热后保温，进行反应，反应结束后冷却，再进行分离得到沉淀物；步骤3：将沉淀物进行热处理，得到一种硒化银纳米催化剂。4.根据权利要求3所述的一种硒化银纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属银盐为氯化银、硝酸银或硫酸银。5.根据权利要求3所述的一种硒化银纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述硒源为硒粉或硒酸钠。6.根据权利要求3所述的一种硒化...

【专利技术属性】
技术研发人员：马对，谢科予，金婷，沈超，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：