[發明專利]一種氮磷共摻雜二氧化碳還原電催化材料及其制備方法和用途有效
| 申請號： | 201910351750.6 | 申請日： | 2019-04-28 |
| 公開（公告）號： | CN111841595B | 公開（公告）日： | 2022-06-10 |
| 發明（設計）人： | 王要兵 | 申請（專利權）人： | 中國科學院福建物質結構研究所 |
| 主分類號： | B01J27/24 | 分類號： | B01J27/24;B01J35/10;B01D53/62;B01D53/86;C25B1/23;C25B11/091 |
| 代理公司： | 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535 | 代理人： | 劉元霞;謝怡婷 |
| 地址： | 350002 *** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 氮磷共 摻雜 二氧化碳 還原 電催化 材料 及其 制備 方法 用途 | ||
1.一種氮磷共摻雜的碳材料催化劑在催化二氧化碳的還原反應中的用途；
所述氮磷共摻雜的碳材料催化劑的比表面積為1000-1500 m2/g；
所述氮磷共摻雜的碳材料催化劑為介孔材料，孔徑為2-10nm；
其中，所述氮磷共摻雜的碳材料催化劑是通過如下方法制備得到的：
（1）把碳源前驅體、氮源前驅體混合在瑪瑙研缽中，研磨均勻，加入磷源前驅體，繼續研磨均勻；或者，把碳源前驅體、氮源前驅體和磷源前驅體混合在瑪瑙研缽中，研磨均勻；
（2）在氬氣氛中，將步驟（1）的混合物進行高溫焙燒，焙燒溫度為800-1000℃，制備得到氮磷共摻雜的碳材料催化劑；
步驟（1）中所述的氮源前驅體為尿素、六次甲基四胺、二氰二胺中的一種及以上；
步驟（1）中所述的磷源前驅體為磷酸、三苯基磷、四丁基溴化膦、四丁基氯化膦、植酸中的一種及以上；
步驟（1）中所述的碳源前驅體和氮源前驅體的摩爾比為1：（1-15），步驟（1）中所述的碳源前驅體和磷源前驅體的摩爾比為1：（0.1-0.5）。
2.根據權利要求1所述的用途，其中，步驟（1）中所述的碳源前驅體為蔗糖、葡萄糖、果糖中的一種及以上。
3.根據權利要求1所述的用途，其中，步驟（2）中所述的高溫焙燒的時間0.5-2h。
4.根據權利要求1所述的用途，其中，步驟（2）中將溫度升溫至800-1000℃的升溫速度為1-10℃/min。
5.根據權利要求1所述的用途，其中，所述方法包括如下步驟：
1）把碳源前驅體、氮源前驅體混合在瑪瑙研缽中，研磨均勻；
2）加入磷源前驅體，繼續研磨均勻；
3）把上述混合物移入管式爐中，在氬氣氛中高溫焙燒；升溫速度1-10℃/min，焙燒溫度800-1000℃，并在此溫度下保持0.5-2h；
4）自然冷卻至室溫，取出樣品，再次研磨均勻，得到氮磷共摻雜的碳材料催化劑。
6.根據權利要求1所述的用途，其中，所述方法具體包括如下步驟：
1）把碳源前驅體、氮源前驅體和磷源前驅體混合在瑪瑙研缽中，研磨均勻；
2）把上述混合物移入管式爐中，在氬氣氛中高溫焙燒；升溫速度1-10℃/min，焙燒溫度800-1000℃，并在此溫度下保持0.5-2h；
3）自然冷卻至室溫，取出樣品，再次研磨均勻，得到氮磷共摻雜的碳材料催化劑。
7.根據權利要求1所述的用途，其中，所述碳材料催化劑具有片層結構。
8.根據權利要求1所述的用途，其中，所述碳材料催化劑在中性條件及低的過電位下實現二氧化碳的有效還原反應， 在-0.25 V時，二氧化碳還原為一氧化碳的法拉第效率為27%；而在-0.45 V時，二氧化碳還原為一氧化碳的法拉第效率高達90%。
9.根據權利要求1所述的用途，其中，所述碳材料催化劑中氮摻雜量為0.01-10wt%，磷摻雜量為0.01-10wt%。
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