【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及材料科學和電催化，具體涉及一種cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法。
技術介紹
1、如今，化石能源的快速枯竭以及二氧化碳和其他污染物的額外排放造成的相關環境影響帶來了前所未有的挑戰，碳中和并緩解人工氮循環已經迫在眉睫。傳統的尿素生產方法需要在高溫高壓條件下進行，能耗極高。而電催化合成尿素可以在常溫常壓下進行，顯著降低了生產過程中的能源消耗，被認為是實現清潔和可持續尿素生產的一種有前途的策略，通過共還原co2和含氮物種，從而有助于碳中和和人工氮循環。
2、由于電化學反應物吸附緩慢、副反應競爭性強、反應路徑多步等限制，目前電化學尿素產率低、選擇性低。在催化劑材料中，mos2具有獨特的層狀結構和較高的比表面積，能夠提供豐富的活性位點，從而提高對反應物的選擇性、吸附和活化能力，促進二氧化碳和硝酸根的電催化還原反應。銅（cu）的獨特3d軌道和電子結構使其能夠穩定多個反應中間體，從而促進c-c鍵和c-n鍵的形成，顯著提高關鍵反應中間產物的吸附能，可以實現尿素的高選擇性電合成。在cu-mos2納米復合材料中，cu的摻雜可以顯著改變mos2的電子結構，增加活性位點的數量和活性，二者的協同作用還可以優化反應路徑，減少副反應的發生，從而提高尿素的選擇性，在電催化過程中表現出較高的尿素產率和法拉第效率。目前，cu-mos2納米復合材料大多通過微波燒結、水熱法制備，兩種方法均存在工藝流程復雜、中間產物較多，最終反應產物不穩定且雜質較多的問題，因此，合理設計制備cu-mos2納米復合材料的工藝流程，實現高效電催化還原co2
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法，準確且快速地獲得cu-mos2納米自組裝復合材料，使其在co2與硝酸鹽共還原制取尿素等反應中具有高效、穩定的電催化性能。
2、本專利技術為了實現專利技術目的，采用如下技術方案：
3、一種cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法，其特點在于：所述cu-mos2納米自組裝復合材料通過同步剝離-自組裝工藝制備獲得，是將金屬cu粉末和mos2粉末共同超聲處理，實現cu和mos2的同步剝離，使mos2被剝離成為超薄二維mos2納米片的同時，cu被超聲破碎成為超細cu納米顆粒，再通過載體效應驅動自組裝得到cu-mos2納米復合材料。具體包括如下步驟：
4、將金屬cu粉末和mos2粉末混合均勻后放入液氮中冷凍，然后將冷凍后的混合粉末加入異丙醇和水的混合液中，獲得反應體系;
5、將反應體系放入超聲機中在低溫下進行超聲液相剝離；然后將反應體系取出并進行常溫靜置，在靜置過程中依靠載體效應的驅動實現自組裝，得到cu-mos2納米自組裝復合材料。
6、作為優選，金屬cu粉末和mos2粉末的質量比為1:1-2。
7、作為優選，在液氮中的冷凍時間為4-12h。
8、作為優選，超聲的時間為1-4h，超聲時的低溫條件為0℃-5℃。超聲機在使用前提前放入冰箱中進行預冷，以使其達到所需低溫條件。
9、作為優選，所述異丙醇和水的體積為1:1。
10、作為優選，靜置時間不少于24h。
11、本專利技術所制得的cu-mos2納米自組裝復合材料可以在電催化c-n耦合過程中作為催化劑，實現co2與硝酸鹽到尿素產物的轉換。具體應用方法可為：將cu-mos2納米自組裝復合材料分散于有機溶劑中，然后通過噴槍噴涂在導電碳紙上，作為電催化c-n耦聯的工作電極，室溫環境條件下將硝酸根與co2電化學耦合合成尿素。電催化反應的電解液中無需添加任何銅源和添加劑。
12、與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在：
13、1、本專利技術首先通過超聲實現cu和mos2的同步液相剝離，然后再通過自組裝工藝獲得cu-mos2納米自組裝復合材料，無需添加其他工藝，溶液中無需其它任何元素，無任何中間產物，產物結構穩定、設備需求少、方法簡單、條件溫和、操作流程短、過程綠色環保，適于大規模生產。
14、2、本專利技術制備的cu-mos2納米自組裝復合材料結構新穎、尺寸均勻、純度高且成分唯一。
15、3、本專利技術制備的cu-mos2納米自組裝復合材料可通過噴槍噴涂在導電碳紙上，作為電催化c-n耦聯的工作電極，室溫環境條件下將硝酸根與co2電化學耦合，實現尿素合成，具有較高的選擇性和穩定性，尿素合成產率和效率分別為3.08μmol?h-1cm-1和22.94%，且電催化過程中無需在電解液中加入任何銅源和添加劑。
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1.一種Cu-MoS2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：所述Cu-MoS2納米自組裝復合材料通過同步剝離-自組裝工藝制備獲得，是將金屬Cu粉末和MoS2粉末共同超聲處理，使MoS2被剝離成為二維MoS2納米片的同時，Cu被超聲破碎成為Cu納米顆粒，再通過載體效應驅動自組裝得到Cu-MoS2納米復合材料。
2.根據權利要求1所述的Cu-MoS2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的Cu-MoS2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：金屬Cu粉末和MoS2粉末的質量比為1:1-2。
4.根據權利要求2所述的Cu-MoS2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：在液氮中的冷凍時間為4-12h。
5.根據權利要求2所述的Cu-MoS2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：超聲的時間為1-4h，超聲時的低溫條件為0℃-5℃。
6.根據權利要求2所述的Cu-MoS2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：所述異丙醇和水的體積為1:1。
7.根據權利要求2所述
8.一種權利要求1~7中任意一項所述制備方法所制得的Cu-MoS2納米自組裝復合材料。
9.一種權利要求8所述Cu-MoS2納米自組裝復合材料在電催化C-N耦合中的應用，其特征在于：在電催化C-N耦合過程中作為催化劑，實現CO2與硝酸鹽到尿素產物的轉換。
...【技術特征摘要】
1.一種cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：所述cu-mos2納米自組裝復合材料通過同步剝離-自組裝工藝制備獲得，是將金屬cu粉末和mos2粉末共同超聲處理，使mos2被剝離成為二維mos2納米片的同時，cu被超聲破碎成為cu納米顆粒，再通過載體效應驅動自組裝得到cu-mos2納米復合材料。
2.根據權利要求1所述的cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：金屬cu粉末和mos2粉末的質量比為1:1-2。
4.根據權利要求2所述的cu-mos2納米自組裝復合材料的制備方法，其特征在于：在液氮中的冷凍時間為4...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王巖，杜夢迪，吳玉程，張劍芳，余翠平，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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