[發明專利]多針尖狀硫化鎘的制備方法及其電催化還原二氧化碳的應用

有效

• 申請號: 201910470056.6
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110075870B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 高敏銳;高飛躍;張曉隆;檀文
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/02;B01J37/34;C25B11/06;C25B1/00;C25B3/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張雪嬌;趙青朵

本發明提供了一種多針尖狀硫化鎘的制備方法，包括：將鎘鹽、硫脲與水混合，加熱至150℃～180℃進行反應，得到多針尖狀硫化鎘；所述鎘鹽與硫脲的摩爾比為1：(0.25～1)。與現有技術相比，本發明通過調節反應物比例的簡單方法實現了對硫化鎘形貌的調節，且得到的多針尖狀硫化鎘的尖端曲率比大多數電沉積得到的純貴金屬更大，因此其具有極好的二氧化碳電催化性能，具有較高的一氧化碳法拉第效率與電流密度。

技術領域

本發明屬于二氧化碳電還原技術領域，尤其涉及一種多針尖狀硫化鎘的制備方法及其電催化還原二氧化碳的應用。

背景技術

近年來，化石燃料的大量消耗造成二氧化碳(CO₂)的過量排放，加速了全球氣候變暖，從而導致了海平面的上升和一系列極端天氣等全球環境問題。因此需將二氧化碳轉化為有價值的碳產品提供了一種環保方法來應對這些挑戰。

在現有的二氧化碳轉化技術中，電化學二氧化碳還原技術因具有反應條件溫和、反應易于控制和易于模塊化等優點，是目前該領域研究的熱門技術。在所有減少二氧化碳的產品中，如一氧化碳(CO)，甲烷(CH₄)，乙烯(C₂H₄)，甲酸鹽(HCOO^-)，乙酸鹽(CH₃COO^-)，乙醇(CH₃CH₂OH)和正丙醇(CH₃CH₂CH₂OH)中，一氧化碳具有選擇性高，易與電解質分離的優點，同時也可作為化學原料直接參與工業合成。盡管在開發用于將二氧化碳電化學還原為一氧化碳的催化劑方面取得了一系列突破，但在現實操作中，大規模工業應用仍然面臨許多挑戰，例如催化劑成本過高，產品選擇性和長期穩定性不佳等問題。

二氧化碳電化學還原制取一氧化碳所用催化劑的活性受幾種可控形態和結構特征的影響，包括晶面取向，粒徑大小，元素摻雜，晶界引入，雙金屬合金化，缺陷和空位。其中，納米催化劑的曲率調整是控制形態的常用且有效的方式，高曲率可導致電場的集中，也稱為尖端放電，其可直接影響溶液中的傳質和反應過程。但到目前為止，大多數文獻報道使用曲率控制策略來控制二氧化碳電還原的方法都集中在貴金屬領域，如Au，Ag，In和Pd，且所用的合成方法大多是電沉積，催化劑成本和電極尺寸受到很大限制。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種多針尖狀硫化鎘的制備方法及其電催化還原二氧化碳的應用，該方法制備的納米硫化鎘具有多針尖狀，且具有較高的二氧化碳電催化性能。

本發明提供了一種多針尖狀硫化鎘的制備方法，包括：

將鎘鹽、硫脲與水混合，加熱至150℃～180℃進行反應，得到多針尖狀硫化鎘；所述鎘鹽與硫脲的摩爾比為1：(0.25～1)。

優選的，所述鎘鹽選自硫酸鎘、氯化鎘與硝酸鎘中的一種或多種。

優選的，所述鎘鹽與水的比例為1mmol：(10～30)ml。

優選的，所述加熱的溫度為180℃；所述反應的時間為0.5～3h。

優選的，所述加熱的升溫速率為15～20℃/min。

優選的，反應結束后，降溫至40℃～60℃，離心，洗滌，得到納米硫化鎘。

優選的，所述鎘鹽與硫脲的摩爾比為1：0.5。

優選的，所述加熱為微波加熱。

優選的，所述多針尖狀硫化鎘的形貌為多針尖狀，所述多針尖狀包括主針與副針尖；所述副針尖分布于主針的針軸上。

本發明還提供了上述所制備的多針尖狀硫化鎘在電催化還原二氧化碳中的應用。