一种Ni单原子-氮掺杂碳纳米催化剂及其制备方法和烟道气转化应用技术

本发明专利技术公开了一种Ni单原子掺杂的氮掺杂碳纳米催化剂及其制备方法和应用。该Ni单原子掺杂的氮掺杂碳纳米催化剂包括碳材料以及相互独立地负载在碳表面的Ni原子。本发明专利技术以Ni单原子孤立地负载在氮掺杂碳衬底上，构建出一种Ni单原子掺杂的氮掺杂碳纳米催化剂，既克服了单原子催化剂复杂的制备过程和规模生产的高额成本问题，又能够基于单原子具有的高效原子利用率和较强的金属衬底相互作用，使所得Ni单原子掺杂的氮掺杂碳纳米催化剂在催化烟道气电还原反应制一氧化碳中具有很高的催化活性和选择性，在模拟烟道气组分的低浓度二氧化碳原料气中，也保持了较高的活性和选择性，有望于应用在烟道气中的二氧化碳气体的高效转化。于应用在烟道气中的二氧化碳气体的高效转化。于应用在烟道气中的二氧化碳气体的高效转化。

【技术实现步骤摘要】
一种Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂及其制备方法和烟道气转化应用


[0001]本专利技术涉及能源催化
，尤其涉及一种Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，伴随着环境污染以及能源危机等问题的日益加剧，利用电催化二氧化碳还原制备碳的相关产物这一技术受到了广泛的关注，这也是我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”目标的部分内容。一氧化碳作为合成气等基本化学原料的主要成分，其在化工、医药领域亦具有广泛的应用前景。尽管二氧化碳电化学还原制备一氧化碳技术已经相对成熟，但是对于催化剂的优劣选择、大规模生产成本、产物的选择性高低、二氧化碳溶解度低等诸多问题仍亟待解决。
[0003]烟道气是指煤等化石燃料燃烧时候所产生的对环境有污染的气态物质。因这些物质通常由烟道或烟囱排出。烟道气产生的过程大多是燃料不充分利用，不完全燃烧造成的，其成分为氮气、二氧化碳、氧和水蒸气和硫化物等。燃煤电厂的烟道气是碳排放的主要来源之一，其中二氧化碳的成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂，其特征在于，包括氮掺杂碳以及相互独立地负载在碳材料表面的Ni原子。2.如权利要求1所述的Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂，其特征在于，氮掺杂碳包含但不限于氮掺杂活性炭黑、氮掺杂石墨粉、氮掺杂石墨烯、氮掺杂碳纳米管等。3.如权利要求1或2所述的Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂，其特征在于，Ni原子与氮掺杂碳的质量比为3～4：95～105。4.如权利要求1或2、3所述的Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂的应用，其特征在于，该催化剂在电催化转化烟道气制一氧化碳反应中应用。5.如权利要求1或2、3所述的Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将活化后的碳材料分散在去离子水中，得到混合液A；向混合液A中加入硝酸镍溶液，得到混合液B；对混合液B进行离心收集，所得反应产物经过洗涤处理和干燥处理，得Ni
2+
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碳粉末；将制备的Ni
2+
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碳粉末与尿素混合进行高温烧结，或者将制备的Ni
2+
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碳粉末在NH3氛围下高温煅烧，环境氛围为75～85sccm的氨气或者氩气，烧结的温度为750～850℃，烧结的反应时间为0.5～1.5h，即得所述Ni单原子
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氮掺杂碳纳米催化剂，所述Ni
2+
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碳粉末与尿素的质量比为95～105(mg)：0.9～1.1(g)。6.如权利要求5所述的Ni单...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏川，郑婷婷，陈胤坊，刘春晓，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：