【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于催化材料，涉及一種鎳銅雙原子催化劑及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、實(shí)現(xiàn)co2的高效轉(zhuǎn)化，促進(jìn)co2的資源化利用是實(shí)現(xiàn)碳減排的重要舉措，以co2為碳源，利用新能源剩余電能還原co2，制造有機(jī)化合物和燃料，是實(shí)現(xiàn)新能源電力就地消納、跨季節(jié)穩(wěn)定存儲(chǔ)與碳閉環(huán)的可持續(xù)方法。
2、而電催化co2還原產(chǎn)物種類繁多，有co等單碳產(chǎn)物，也有乙酸等多碳產(chǎn)物，其中制備co與產(chǎn)物收集流程相對(duì)簡(jiǎn)單，且具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此近年來(lái)，電催化co2還原制備co領(lǐng)域發(fā)展十分迅速。
3、研究表明，基于金銀等貴金屬制備的催化劑在電催化co2還原制備co中具有良好的選擇性，但成本高昂，所以過(guò)渡金屬元素（鎳、銅、鐵、猛等）被廣泛應(yīng)用于電催化co2還原制備co領(lǐng)域，現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是在電催化co2還原過(guò)程中，過(guò)渡金屬催化劑往往面臨選擇性差的問(wèn)題，以及過(guò)渡金屬催化劑在電催化過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕、團(tuán)聚或結(jié)構(gòu)變化。
4、鑒于上述原因，亟需研究一種對(duì)co2的高效轉(zhuǎn)化有積極作用，并且具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的過(guò)渡金屬元素催化劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服上述問(wèn)題，本專利技術(shù)研究出一種鎳銅雙原子催化劑及其應(yīng)用，所述鎳銅雙原子催化劑中鎳元素和銅元素呈原子級(jí)分散在催化劑骨架中，所述催化劑骨架以金屬離子和有機(jī)框體構(gòu)成金屬有機(jī)框架，以羥基化碳納米管為載體。所述鎳元素和銅元素呈原子級(jí)分散在催化劑骨架中，暴露出豐富的催化反應(yīng)活化位點(diǎn)，所述催化劑骨架以羥基化碳納米管為載體，加速了催化反應(yīng)界面的電子轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了反應(yīng)電流密度。所
2、具體來(lái)說(shuō)，本專利技術(shù)的目的在于提供以下方面：
3、第一方面，提供一種鎳銅雙原子催化劑，鎳元素和銅元素呈原子級(jí)分散在催化劑骨架中，所述催化劑骨架以金屬離子和有機(jī)框體構(gòu)成金屬有機(jī)框架。
4、其中，所述有機(jī)配體為咪唑配體，所述金屬離子為鋅離子。
5、其中，所述催化劑骨架以羥基化碳納米管為載體。
6、其中，所述鎳銅雙原子催化劑具有多孔結(jié)構(gòu)。
7、其中，催化劑電催化co2還原制備co的法拉第效率在-0.2~-1.2v?vs.rhe的寬電位下均保持在98%以上。
8、其中，所述鎳銅雙原子催化劑在相對(duì)于可逆氫電極電勢(shì)為-1.2?v的條件下進(jìn)行二氧化碳還原反應(yīng)時(shí)，電流密度為160~240?ma/cm2。
9、第二方面，提供一種制備第一方面所述的鎳銅雙原子催化劑的方法，其特征在于，所述方法包括：
10、步驟1，制備至少含有鎳元素、銅元素和羥基化碳納米管的前驅(qū)體；
11、步驟2，將所述前驅(qū)體碳化，以得到所述鎳銅雙原子催化劑。
12、在步驟2中，所述碳化溫度為950~1100?℃。
13、第三方面，提供一種電催化co2還原制備燃料，所述燃料中包括第一方面所述的鎳銅雙原子催化劑或第二方面所述方法制得的鎳銅雙原子催化劑。
14、本專利技術(shù)所具有的有益效果包括：
15、（1）本專利技術(shù)提供的鎳銅雙原子催化劑中，鎳元素和銅元素呈原子級(jí)分散在催化劑骨架中，暴露出豐富的催化反應(yīng)活化位點(diǎn)；所述催化劑骨架以羥基化碳納米管為載體，加速了催化反應(yīng)界面的電子轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了反應(yīng)電流密度。
16、（2）本專利技術(shù)提供的鎳銅雙原子催化劑具有多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)co2分子有極強(qiáng)的吸附作用。
17、（3）本專利技術(shù)提供的鎳銅雙原子催化劑以過(guò)渡金屬鎳銅元素為反應(yīng)活化位點(diǎn)，避免了貴金屬的使用，大幅度降低催化劑制備成本。
18、（4）本專利技術(shù)提供的鎳銅雙原子催化劑的制備方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件便于操控，有利于規(guī)模化生產(chǎn)，具有巨大的商業(yè)潛力與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
19、（5）本專利技術(shù)提供的鎳銅雙原子催化劑的制備方法，通過(guò)調(diào)節(jié)金屬元素與羥基化碳納米管的負(fù)載比例提升所述鎳銅雙原子催化劑電催化性能。
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1.一種鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，鎳元素和銅元素呈原子級(jí)分散在催化劑骨架中，所述催化劑骨架以金屬離子和有機(jī)配體構(gòu)成金屬有機(jī)框架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，優(yōu)選的，所述有機(jī)配體為咪唑配體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述金屬離子為鋅離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述催化劑骨架以羥基化碳納米管為載體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述鎳銅雙原子催化劑具有多孔結(jié)構(gòu)。
6.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，催化劑電催化CO2還原制備CO的法拉第效率在-0.2~-1.2V?vs.RHE的寬電位下均保持在98%以上。
7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述鎳銅雙原子催化劑在相對(duì)于可逆氫電極電勢(shì)為-1.2?V的條件下進(jìn)行二氧化碳還原反應(yīng)時(shí)，電流密度為160~240mA/cm2。
8.一種制備權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的鎳銅雙原子催化劑的方法，其特征在于，所
9.?根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟2中，所述碳化溫度為950~1100℃。
10.一種電催化CO2還原制備燃料，其特征在于，所述燃料中包括權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的鎳銅雙原子催化劑或根據(jù)權(quán)利要求8-9任一項(xiàng)所述方法制得的鎳銅雙原子催化劑。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，鎳元素和銅元素呈原子級(jí)分散在催化劑骨架中，所述催化劑骨架以金屬離子和有機(jī)配體構(gòu)成金屬有機(jī)框架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，優(yōu)選的，所述有機(jī)配體為咪唑配體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述金屬離子為鋅離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述催化劑骨架以羥基化碳納米管為載體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，所述鎳銅雙原子催化劑具有多孔結(jié)構(gòu)。
6.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳銅雙原子催化劑，其特征在于，催化劑電催化co2還原制備co的法拉第效率在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：屈治國(guó)，李定勇，田地，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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