多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂及制备方法和应用，首先高温煅烧柠檬酸钠，酸洗得到多孔结构的碳基底，将多孔碳以及双氰胺、硫脲和钛菁类过渡金属加入到无水乙醇中，超声搅拌，混合均匀，之后油浴至得到前驱体混合物，在氩气或氮气气氛下，对前驱体混合物进行热处理得到粗产物，将粗产物经过酸洗，抽滤后烘干，得到多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂，制备的多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂，Fe‑N4配位活性中心很好地锚定在具有较高比表面积的多孔碳基底上，其中硫元素掺杂于金属单原子结构的第二壳层处，在CO2电化学还原反应中具有较好的催化性能，‑0.6 V vs.RHE下达到97.0%的最高CO法拉第效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电催化剂，具体涉及多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂及制备方法和应用。

技术介绍

1、化石能源的大量使用使得大气中co2浓度急剧升高，引发了温室效应、海水酸化等环境问题。电化学还原co2作为一种新技术，利用电能将co2转化为有价值的化学品，如co、甲醇和乙醇等，既能减少co2的排放，又能产生可再生燃料和原料，为全球可再生能源和环境问题提供了一条有效的解决途径。

2、在该领域中，单原子催化剂由于其独特的中心金属化学环境和较高的原子利用率而被人们所广泛研究。其中诸如fe、co、ni等过渡金属被普遍用于实现co2到co的转化。但是由于co2的电还原是一个涉及多电子转移和质子耦合等过程的复杂反应，应用单一的过渡金属-氮活性位点并不能很好地调控反应过程，使得co2转化效率通常受阻，难以提供很高的法拉第效率和有效电流密度。

3、研究表明，o、p、s等非金属原子能够调控单原子催化中心的电子态密度，促进电子转移或质子耦合步骤，降低反应的活化能，故而通过掺杂非金属原子的方式对金属单原子催化剂进行改性操作是一种提高电还原co2选择性和电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中柠檬酸钠的煅烧温度为700-900℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为1-1.5h；步骤1）中氩气或者氮气的纯度为99 .999％；气体流速为15-25mL/min，在开始升温前先通30min氩气或者氮气以排尽管式炉内空气。

3.根据权利要求1所述的多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中将获得的多孔碳材料在60-80℃的0.5-2mol/L硫酸溶液中酸浸12-18h...

【技术特征摘要】

1.多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中柠檬酸钠的煅烧温度为700-900℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为1-1.5h；步骤1）中氩气或者氮气的纯度为99 .999％；气体流速为15-25ml/min，在开始升温前先通30min氩气或者氮气以排尽管式炉内空气。

3.根据权利要求1所述的多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中将获得的多孔碳材料在60-80℃的0.5-2mol/l硫酸溶液中酸浸12-18h。

4.根据权利要求1所述的多孔碳基底的硫掺杂金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中乙醇是浓度为99.7%的无水乙醇，添加的多孔碳和乙醇质量比为1:250-350；双氰胺和多孔碳的质量比为4:1-6:1，双氰胺和硫脲的质量比为1:1-6:1。

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【专利技术属性】
技术研发人员：戴启洲，沈廉忠，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：