[發(fā)明專利]一種Ni-Cu LDH金屬納米層材料電催化劑的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110892321.7 | 申請(qǐng)日： | 2021-08-04 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113774421B | 公開（公告）日： | 2022-09-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 葉偉;徐夢(mèng)秋 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 杭州師范大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C25B11/067 | 分類號(hào)： | C25B11/067;C25B11/075;C25B1/27 |
| 代理公司： | 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109 | 代理人： | 何俊 |
| 地址： | 311121 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 ni cu ldh 金屬 納米 材料 催化劑 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，針對(duì)缺乏使硝酸鹽高效生成NH3的催化劑的問題，提供一種Ni?Cu LDH金屬納米層材料電催化劑的制備方法，先將六水合硝酸鎳、十二烷基硫酸鈉SDS和六亞甲基四胺HMT溶解在去離子水中，攪拌，再加入二水合氯化銅，繼續(xù)攪拌，然后將每個(gè)溶液都充入氮?dú)猓訜岱磻?yīng)，產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥得ML Ni?Cu LDH；將ML Ni?Cu LDH與甲酰胺混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)液純化、干燥，得SL Ni?Cu LDH。本方法工藝簡單、耗能少、條件溫和，制得的催化劑形貌好，具有較高的理論比電容和優(yōu)良的氧化還原性，可以使硝酸鹽高效生成NH3。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，尤其是涉及一種Ni-Cu LDH金屬納米層材料電催化劑的制備方法。
背景技術(shù)
電化學(xué)生產(chǎn)氨作為哈伯-博世工藝的替代方案，可以減少化石燃料的使用和二氧化碳排放。近年來出現(xiàn)的一種有吸引力的技術(shù)是氮的直接電還原，但到目前為止，電化學(xué)合成NH3選擇性差、能耗大成為一大障礙。本發(fā)明介紹了一種電化學(xué)策略，利用Ni-Cu LDH催化劑從硝酸鹽中高效地生成NH3。因?yàn)橄跛猁}長期以來被認(rèn)為是工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水中的有毒污染物，因此是一種有價(jià)值的資源，可以回收和用于生產(chǎn)NH3。
氨氣是由Haber-Bosch工藝大規(guī)模生產(chǎn)的。這種工業(yè)N2還原反應(yīng)(NRR)的產(chǎn)率通常低于200mmol gcat-1h-1，該過程是能源密集型的，因?yàn)樗窃?00-600℃的高溫下進(jìn)行的。然而，這些反應(yīng)速率和部分電流密度通常分別小于10mmol gcat-1h-1和1mA cm-2。N2需要941kJ/mol才能打破NN三鍵，硝酸鹽中NO鍵斷裂只需要能量為204kJ/mol。從能量的角度來看，探索電催化硝酸還原反應(yīng)(NITRR)作為一種有前途的低溫氨合成工具是非常有意義且可行的，但是選擇性差也是硝酸還原的一大阻礙，因此NITRR的動(dòng)力學(xué)可以針對(duì)競爭的析氫反應(yīng)(HER)進(jìn)行優(yōu)化。眾所周知，飲用水中的硝酸鹽會(huì)導(dǎo)致高鐵血紅蛋白血癥和非霍奇金淋巴瘤等疾病。通過電催化將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氨可能為能源和環(huán)境問題提供了一個(gè)很好的解決方案。此外，由于全球范圍內(nèi)使用含氮化肥和殺蟲劑，自然界中硝酸鹽含量豐富。所以從可行性和原料豐富性來看，硝酸還原為氨是有前途的。例如專利CN112354541A公開了一種負(fù)載在泡沫鎳基底上的Co/CoO異質(zhì)結(jié)電催化劑及其制備方法，主要應(yīng)用于水中硝酸根加氫還原，利用有催化作用的電極材料，發(fā)生電催化還原反應(yīng)，使得硝酸根變廢為寶，轉(zhuǎn)化為銨根。
硝態(tài)氮向氨的電催化轉(zhuǎn)化涉及9個(gè)質(zhì)子和8個(gè)電子(NO3-+9H++8e-→NH3+3H2O)的轉(zhuǎn)移，此外，NITRR的復(fù)雜產(chǎn)物，可能包括NO2-、N2和NH3，也對(duì)高選擇性合成的目標(biāo)提出了重大挑戰(zhàn)。在此過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生氮氧陰離子和氮作為不需要的副產(chǎn)品。據(jù)此需要一種理想的解決方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服缺乏使硝酸鹽高效生成NH3的催化劑的問題，提供一種Ni-Cu LDH金屬納米層材料電催化劑的制備方法，本方法工藝簡單、耗能少、條件溫和，制得的催化劑形貌好，為多孔結(jié)構(gòu)，具有較高的理論比電容和優(yōu)良的氧化還原性，可以使硝酸鹽高效生成NH3。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種Ni-Cu LDH金屬納米層材料電催化劑的制備方法，包括以下步驟：
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