一种银/二氧化锰纳米复合材料制备方法及应用技术

技术编号：40049807 阅读：7 留言：0更新日期：2024-01-16 21:01

本发明专利技术属于电化学还原二氧化碳技术领域，具体涉及一种银/二氧化锰纳米复合材料、制备方法及应用。其中银/二氧化锰纳米复合材料包括具有α‑MnO<subgt;2</subgt;结构的MnO<subgt;2</subgt;和银纳米颗粒，银纳米颗粒附着在MnO<subgt;2</subgt;表面，所述银纳米颗粒为单晶纳米晶体。本发明专利技术将Ag电催化剂引入晶体MnO<subgt;2</subgt;基底中，负载到MnO<subgt;2</subgt;基底上的Ag NPs在CO<subgt;2</subgt;电还原为CO的过程中表现出优异的电催化性能，超过了商业Ag NPs和大多数报道的Ag基电催化剂。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学还原二氧化碳，具体涉及一种银/二氧化锰纳米复合材料、制备方法及应用。

技术介绍

1、目前，用电化学方法将co2还原成碳基燃料引起了科学界的兴趣，主要因为以下几点:（1）可以在常温常压下工作;（2）还原产物可以通过改变外部参数如催化剂、电解质和施加电压来调整;（3）来自太阳能、潮汐能和风能的可再生电子可以储存在化学品中;（4）目前来自石油化工产品的碳基燃料可以通过eco2rr产生，这将减少全球对化石燃料的需求。因此，电化学还原co2是一个非常有发展前景的方法来减少co2浓度和获得高附加值化工原料。

2、目前，eco2rr技术仍在实验探索阶段，要想实现工业化生产还任重道远。在众多还原产物中，选择性地将co2还原为co是一条最有前景的工业化道路，并且为建立一个可持续的、碳中和的过程提供了一个解决方案。ag基纳米材料在电化学还原co2为co上表现出巨大的发展前景。然而，ag基纳米材料属于贵金属，成本较高，虽然催化性能优异但过电位较高。需要新的策略来开发低成本、高选择性和低过电位的ag基纳米材料。目前，通过将ag跟负载材料复合是一种较好的提高eco2rr催化性能的有效策略，不仅能够减少ag的用量，还可以分散ag，增加电催化活性位点，防止催化反应过程中催化剂的脱落。然而，目前常见的复合ag基催化剂选择的是碳基材料，ag与基底的键合作用较弱，在催化反应过程中仍然会发生催化剂脱落的现象。因此，开发稳固的ag基复合材料迫在眉睫。

3、金属与金属之间由于较接近的原子半径和杂化轨道，能够很好的相互作用并形成

技术实现思路

1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种银/二氧化锰纳米复合材料、制备方法及应用。

2、本专利技术所采取的技术方案如下：一种银/二氧化锰纳米复合材料，其包括具有α-mno2结构的mno2和银纳米颗粒，银纳米颗粒附着在mno2表面，所述银纳米颗粒为单晶纳米晶体。

3、银纳米颗粒与mno2表面通过晶格相干界面紧密结合。

4、所述银纳米颗粒表现出(111)晶面，所述mno2表现出 (211) 晶面，ag(111)与mno2(211)晶面晶格共生。

5、所述银纳米颗粒暴露的晶面表现为(200)和(111)晶面。

6、如上所述的银/二氧化锰纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

7、（1）制备具有α-mno2结构的mno2；

8、（2）将mno2浸泡在含银离子的溶液中，进行反应得到如上所述的银/二氧化锰纳米复合材料。

9、步骤（1）中，配制高锰酸钾和硫酸锰水溶液，然后在140-180℃下进行水热反应8-16 h，离心、洗涤、干燥得到具有α-mno2结构的mno2。

10、步骤（2）中，mno2浸泡在含银离子的溶液中，在50-60℃下搅拌反应30-42 h，然后离心、洗涤、干燥得到如上所述的银/二氧化锰纳米复合材料。

11、如上所述的银/二氧化锰纳米复合材料作为电化学还原二氧化碳催化剂的应用。

12、一种电化学还原二氧化碳装置，其采用如上所述的银/二氧化锰纳米复合材料作为电化学还原二氧化碳催化剂。

13、本专利技术的有益效果如下：本专利技术将ag电催化剂引入晶体mno2基底中，负载到mno2基底上的ag nps在co2电还原为co的过程中，表现出的超过性能超过了商业ag nps和大多数报道的ag基电催化剂。

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【技术保护点】

1. 一种银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：其包括α-MnO 2和银纳米颗粒，银纳米颗粒附着在MnO2表面，所述银纳米颗粒为单晶纳米晶体。

2.根据权利要求1所述的银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：银纳米颗粒与MnO2表面通过晶格共生紧密结合。

3. 根据权利要求2所述的银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：所述银纳米颗粒呈现出(111)晶面，所述MnO2呈现出 (211) 晶面，Ag(111)与MnO2(211)晶面晶格共生。

4.根据权利要求1所述的银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：所述银纳米颗粒暴露的晶面有(200)和(111)晶面。

5.如权利要求1-4任一项所述的银/二氧化锰纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，配制高锰酸钾和硫酸锰水溶液，然后在140-180℃下进行水热反应8-16 h，离心、洗涤、干燥得到具有α-MnO2结构的MnO2。

7. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，MnO2浸泡

8.如权利要求1-4任一项所述的银/二氧化锰纳米复合材料作为电化学还原二氧化碳催化剂的应用。

9.一种电化学还原二氧化碳装置，其特征在于：其采用如权利要求1-4任一项所述的银/二氧化锰纳米复合材料作为电化学还原二氧化碳催化剂。

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【技术特征摘要】

1. 一种银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：其包括α-mno 2和银纳米颗粒，银纳米颗粒附着在mno2表面，所述银纳米颗粒为单晶纳米晶体。

2.根据权利要求1所述的银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：银纳米颗粒与mno2表面通过晶格共生紧密结合。

3. 根据权利要求2所述的银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：所述银纳米颗粒呈现出(111)晶面，所述mno2呈现出 (211) 晶面，ag(111)与mno2(211)晶面晶格共生。

4.根据权利要求1所述的银/二氧化锰纳米复合材料，其特征在于：所述银纳米颗粒暴露的晶面有(200)和(111)晶面。

5.如权利要求1-4任一项所述的银/二氧化锰纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁一斐，吕晶晶，王昕，金辉乐，王舜，尹若楠，李成航，陈忠伟，
申请(专利权)人：温州大学新材料与产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：

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