【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，具体涉及一种用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法。
技术介绍
1、化石燃料的过度消耗导致大气中二氧化碳浓度逐年增加，造成许多严重的环境和能源问题。在这种情况下，将二氧化碳转化为燃料或其他高价值的化学品被认为是解决这一威胁的最重要方法之一。关于二氧化碳资源化利用，人们已经利用多种化学方法展开了大量的研究工作，其中主要包括热化学、光化学催化、电化学催化、生物化学等方法。在众多转换方法中，利用电化学手段将二氧化碳转化为高附加值产品和燃料是一项很有前景的技术。在各种高附加值产物中，co是合成甲醇或更高附加值化学品的重要原料，可以说是目前最具备经济效益的产物，因此利用电化学方法将二氧化碳还原为co具有非常重要的意义。
2、目前，对目标产物的优异选择性，高的活性电流密度，宽的活性电位范围和长期稳定性是评估催化剂的重要指标。近些年，金属(如，au、pd、ag、cu、co等)及其衍生的金属氧化物和金属复合物是电化学还原co2常用的电催化剂。但是同时满足上述评估条件的催化剂属实很少。虽然某些催化剂对目标产物具有良好的选择性，但却受到窄活性电位区间或低电流密度等的限制。因此，开发新型、高效的催化剂在较大的电流密度下实现较高的co法拉第效率仍是一个迫切而具有挑战性的课题，同时也具有十分重要的经济效益和社会效益。
3、在金属催化剂中掺杂轻元素是一种方便有效的调整催化剂的价态或结构的方法。理论研究显示，引入杂原子可以有效的打破*cooh(co的中间产物)和*ocho(甲酸的中间产物)的吉布
4、鉴于此，发展一种制备磷、氟共掺杂银树突电极的方法，并应用于高效电催化还原co2为co势在必行，具有十分重要的经济效益和社会效益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，该制备方法制备的磷、氟共掺杂银树突电极对co2还原具有高电流密度和高co法拉第效率。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤(1)，收集废弃烟蒂，用去离子水煮洗烟蒂去除表面杂质，取烟蒂纤维烘干备用；
5、步骤(2)，将步骤(1)所得烟蒂纤维按一定量与dmf/dmac溶液均匀混合，置于针管内，用静电纺丝制备成膜，后转入管式炉，在惰性气体中，以5℃/min的速率升温至碳化温度，保温3h，得到碳材料电极；
6、步骤(3)，将步骤(2)所得碳材料电极作为阴极，通过原位电沉积30min-60min得到磷、氟共掺杂银树突电极，并用于离子液体体系下电催化还原co2为co。
7、进一步，所述步骤(1)中煮洗温度为50℃-70℃。
8、进一步，所述步骤(2)中烟蒂纤维在混合溶液中的质量分数为10％-30％。
9、进一步，所述步骤(2)中dmf/dmac溶液中dmf、dmac的体积比为1:1或2:1。
10、进一步，所述步骤(2)中静电纺丝条件：温度为20℃-30℃，湿度为30％-60％，流速为0.1-1ml/min，针管的针头与接收器的间隔为10-20cm。
11、进一步，所述步骤(3)中原位电沉积的过程为：
12、步骤1)，配制电解液：一定量的银盐溶于1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐-乙腈-水溶液中并搅拌均匀，然后将上述溶液通入二氧化碳气体，持续搅拌一定时间后，作为阴极电解液；
13、步骤2)，施加电压进行电解，在碳材料电极基底上形成银基催化剂，即得磷、氟共掺杂银树突电极。
14、进一步，所述步骤1)中银盐的用量为0.1-10mg/ml。
15、进一步，所述步骤1)中银盐的种类仅为agno3。
16、进一步，所述步骤1)中1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐-乙腈-水溶液中，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的质量百分比为1％-100％。
17、进一步，所述步骤2)中二氧化碳气体的浓度为99.999％。
18、进一步，所述步骤2)中施加电压为-1.6～-2.5v vs.ag/ag+，优选为-1.9v vs.ag/ag+。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
20、1、本专利技术利用原位电沉积法在烟蒂基多孔碳纤维材料上制备磷、氟共掺杂银树突电催化剂。与现有技术相比，本专利技术制备方法简单，无需复杂的环境，在常温常压中即可制备，且制备得到的银树突和碳纤维构成多级孔结构，产生丰富的电化学活性位点和开放的电子传递通道，这有利于提高co2电还原成co的催化活性。因此具有作为二氧化碳电催化还原催化剂具有更高的效率与更高的稳定性，更加贴近实际应用情况，符合可持续发展理念。
21、2、本专利技术将废弃烟蒂溶于dmf/dmac溶剂中，通过静电纺丝碳化后得到多孔碳支撑材料，再以多孔碳支撑材料为阴极，向电解液中加入一定量的ag基金属盐，即可在适宜的电位下原位电化学沉积磷、氟共掺杂的银催化剂用于电催化还原二氧化碳为一氧化碳。在电催化还原二氧化碳为一氧化碳的反应过程中具有较高的活性(电流密度达到200ma·cm-2以上)和优异的co选择性(大于88％)，这是拓展电催化还原二氧化碳工业应用的重要一步。
22、3、本专利技术将废弃物烟蒂变废为宝，制备了烟蒂基电极基底，并且首创性地在其表面原位电化学沉积的磷、氟共掺杂银基催化剂作为阴极材料，并将其应用于以离子液体、水和乙腈为三元混合电解液的三电极体系，高效电催化还原co2为co。
23、4、本专利技术的阴极催化剂制备方法简单，实现了低经济价值的污染废弃物的合理转化与应用，在开发高效、工业级的电催化剂制备co的方面有指导意义。
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1.一种用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中煮洗温度为50℃-70℃。
3.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中烟蒂纤维在混合溶液中的质量分数为10%-30%。
4.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中DMF/DMAC溶液中DMF、DMAC的体积比为1:1或2:1。
5.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中静电纺丝条件：温度为20℃-30℃，湿度为30%-60%，流速为0.1-1mL/min，针管的针头与接收器的间隔为10-20cm。
6.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中原位
7. 根据权利要求6所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中银盐的用量为0.1-10 mg/mL。
8.根据权利要求6所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中银盐的种类仅为AgNO3。
9.根据权利要求6所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐-乙腈-水溶液中，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的质量百分比为1%-100%。
10. 根据权利要求6所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中施加电压为-1.6~-2.5V vs. Ag/Ag+。
...【技术特征摘要】
1.一种用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中煮洗温度为50℃-70℃。
3.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中烟蒂纤维在混合溶液中的质量分数为10%-30%。
4.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中dmf/dmac溶液中dmf、dmac的体积比为1:1或2:1。
5.根据权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳的磷、氟共掺杂银树突电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中静电纺丝条件：温度为20℃-30℃，湿度为30%-60%，流速为0.1-1ml/min，针管的针头与接收器的间隔为10-20cm。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨得鑫，张仁杰，杨洁，王铭衍，杨晗，樊梓汐，化智鑫，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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