【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳电化学还原，具体涉及一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法及其采用的电催化剂。
技术介绍
1、人类社会的发展严重依赖化石燃料作为主要能源，如煤和石油。由于化石燃料的过度消耗，大气中co2浓度急剧增加，带来了全球变暖、能源危机等一系列问题。在降低大气二氧化碳浓度方面，用各种清洁和可再生能源(如太阳能和风能)取代化石燃料是减少二氧化碳排放的一种潜在方法。另一方面，通过co2还原反应(co2rr)将co2转化为增值燃料近年来受到广泛关注，并致力于减少目前的co2。
2、二氧化碳电化学还原(co2rr)为乙烯、乙醇和c2+液体燃料既可以减少碳排放，又能够存储可再生能源，是一种重要的集碳捕集、利用、存储于一身的化工技术，在目前所研究的各种co2rr电催化剂中，cu基材料被认为是唯一一种能够将co2还原为多碳的金属电催化剂，但是其效率低、稳定性差是亟须解决的核心问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法及其采用的电催化剂。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法，其包括以下步骤：
3、步骤一、构建流动电解池；流动电解池中设置阴离子交换膜，以及通过阴离子交换膜隔开的工作电极和对电极。工作电极上设有cu2s-b-n电催化剂；流动电解池中设有khco3溶液。
4、cu2s-b-n电催化剂通过以下方式制备得到：将苯并咪唑、硼酸和cu(no3)2·3
5、步骤二、向khco3溶液中通入co2；向工作电极和对电极输入恒定电压-1v～-1.1v，反应产生有机燃料；有机燃料包括甲烷和乙烯。
6、作为优选，工作电极通过将cu2s-b-n电催化剂涂抹在透气性碳纸上得到。
7、作为优选，工作电极的制备过程为：将cu2s-b-n电催化剂分散于nafion溶液和乙醇的混合溶液中；再将所得分散液喷涂在透气性碳纸上；cu2s-b-n电催化剂在透气性碳纸上的负载量为1mg/cm2～2mg/cm2。
8、作为优选，阴离子交换膜采用nafion117。对电极采用泡沫镍。
9、第二方面，本专利技术提供一种基于co2电化学还原的cu2s-b-n电催化剂，通过以下方式制备：将苯并咪唑、硼酸和cu(no3)2·3h2o按照(10～20):(10～20):(1～2)摩尔比混合后溶于n-n-二甲基甲酰胺与乙醇的混合溶液中并在80℃～100℃加热搅拌，所得产物加入至1,3,5-苯三甲酸的n-n-二甲基甲酰胺和乙醇混合溶液中，加热搅拌后，离心收集固体产物cu-b-n；所得固体产物cu-b-n在ar气和h2s混合气体中热解处理，得到cu2s-b-n电催化剂。
10、第三方面，本专利技术提供一种基于co2电化学还原的cu2s-b-n电催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
11、步骤1、苯并咪唑、硼酸和cu(no3)2·3h2o按照(10～20):(10～20):(1～2)摩尔比混合。
12、步骤2、将步骤1所得混合物加入n-n-二甲基甲酰胺与乙醇的混合溶液；本步骤中，n-n-二甲基甲酰胺与乙醇体积比为(40～60):(40～60)。
13、步骤3、对步骤2所得产物进行80℃～100℃水浴加热并搅拌。
14、步骤4、将1,3,5-苯三甲酸加入n-n-二甲基甲酰胺与乙醇的混合溶液；本步骤中，n-n-二甲基甲酰胺与乙醇体积比为(50～60):(50～60)。
15、步骤5、步骤4所得产物加入步骤4所得产物中加热搅拌。
16、步骤6、对步骤5所得产物进行8000-12000r/min离心处理3-5min，收集固体产物，洗涤并干燥，得到cu-b-n材料。
17、步骤7、将步骤6所得的cu-b-n材料在ar气和h2s混合气体中热解处理，得到cu2s-b-n电催化剂。
18、作为优选，苯并咪唑和硼酸的质量比为2：1；苯并咪唑、硼酸和cu(no3)2·3h2o的摩尔比为16.9:16.17:1。
19、作为优选，步骤2中，n-n-二甲基甲酰胺dmf与乙醇混合溶液为45:30。
20、作为优选，步骤3中，水浴搅拌的温度为95℃，反应30min。
21、作为优选，步骤4中，n-n-二甲基甲酰胺与乙醇的体积比为1:1；1,3,5-苯三甲酸相对于n-n-二甲基甲酰胺与乙醇混合溶液的用量为25/3mmol/l；
22、作为优选，步骤5中加热搅拌的条件为在加热至80℃～95℃并搅拌4h。
23、作为优选，步骤6中，离心转速为10000r/min，离心时间为3min。
24、作为优选，步骤6中，洗涤过程为将离心得所得产物用无水乙醇洗涤3～5次；干燥的条件为：在80℃下真空干燥8h～12h。
25、作为优选，步骤7中热解处理的条件为：以5℃/min的升温速率升温至400℃并保持2h；ar气和h2s的混合气体中，h2s的体积分数为5％～15％。
26、相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：
27、1.本专利技术在铜的基础上同时引入b、n、s进行改性，显著提高了反应活性；在使用cu代替贵金属原料的情况下，实现了二氧化碳电化学还原制备甲烷、乙烯，并具有较高的选择性；显著降低了二氧化碳电化学还原制备c2+产物(乙烯)的生产成本。
28、2.本专利技术使用原料易得、价格低廉的苯并咪唑，硼酸分别作为氮源、硼源，用硫化氢气体作s源，制备cu2s-b-n电催化剂；cu2s-b-n电催化剂合成简便，无易燃易爆等危险性，采用的原料简单易得，为生产省去大量成本。
29、3.本专利技术的催化剂应用条件简单，对反应设备无特殊要求，催化还原co2的过程十分便捷，并能够生产乙烯等多碳产物，具有极高的商业价值体现。
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1.一种基于CO2电化学还原的有机燃料生成方法；其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的有机燃料生成方法，其特征在于：工作电极通过将Cu2S-B-N电催化剂涂抹在透气性碳纸上得到。
3.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的有机燃料生成方法，其特征在于：工作电极的制备过程为：将Cu2S-B-N电催化剂分散于Nafion溶液和乙醇的混合溶液中；再将所得分散液喷涂在透气性碳纸上；Cu2S-B-N电催化剂在透气性碳纸上的负载量为1mg/cm2～2mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的有机燃料生成方法，其特征在于：阴离子交换膜采用Nafion117；对电极采用泡沫镍。
5.一种基于CO2电化学还原的Cu2S-B-N电催化剂，其特征在于：通过以下方式制备：将苯并咪唑、硼酸和Cu(NO3)2·3H2O按照(10～20):(10～20):(1～2)摩尔比混合后溶于N-N-二甲基甲酰胺与乙醇的混合溶液中并在80℃～100℃加热搅拌，所得产物加入至1,3,5-苯三甲酸的N-N-
6.一种基于CO2电化学还原的Cu2S-B-N电催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的Cu2S-B-N电催化剂的制备方法，其特征在于：苯并咪唑和硼酸的质量比为2：1；苯并咪唑、硼酸和Cu(NO3)2·3H2O的摩尔比为16.9:16.17:1。
8.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的Cu2S-B-N电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤7中热解处理的条件为：以5℃/min的升温速率升温至400℃并保持2h；Ar气和H2S的混合气体中，H2S的体积分数为5％～15％。
9.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的Cu2S-B-N电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤5中加热搅拌的条件为在加热至80℃～95℃并搅拌4h。
10.根据权利要求1所述的一种基于CO2电化学还原的Cu2S-B-N电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2中，N-N-二甲基甲酰胺DMF与乙醇混合溶液为45:30；步骤4中，N-N-二甲基甲酰胺与乙醇的体积比为1:1；1,3,5-苯三甲酸相对于N-N-二甲基甲酰胺与乙醇混合溶液的用量为25/3mmol/L。
...【技术特征摘要】
1.一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法；其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法，其特征在于：工作电极通过将cu2s-b-n电催化剂涂抹在透气性碳纸上得到。
3.根据权利要求1所述的一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法，其特征在于：工作电极的制备过程为：将cu2s-b-n电催化剂分散于nafion溶液和乙醇的混合溶液中；再将所得分散液喷涂在透气性碳纸上；cu2s-b-n电催化剂在透气性碳纸上的负载量为1mg/cm2～2mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种基于co2电化学还原的有机燃料生成方法，其特征在于：阴离子交换膜采用nafion117；对电极采用泡沫镍。
5.一种基于co2电化学还原的cu2s-b-n电催化剂，其特征在于：通过以下方式制备：将苯并咪唑、硼酸和cu(no3)2·3h2o按照(10～20):(10～20):(1～2)摩尔比混合后溶于n-n-二甲基甲酰胺与乙醇的混合溶液中并在80℃～100℃加热搅拌，所得产物加入至1,3,5-苯三甲酸的n-n-二甲基甲酰胺和乙醇混合溶液中，加热搅拌后，离心收集固体产物cu-b-n；所得固体产物cu-b-n在ar气和h2s混合气...
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