本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合材料，在六邊形CuSe納米片上復(fù)合g?C₃N₄納米層，我們做了一系列比例包括10％，30％，50％，70％比例的CuSe/g?C₃N₄的復(fù)合材料，其中，50％的CuSe/g?C₃N₄具有最優(yōu)異的電催化性能，在?1.2Vvs.RHE下CO的法拉第效率可以達(dá)到85.28％，并且電流密度為?10.125mA/cm²。本發(fā)明具有選擇性高且產(chǎn)物單一、穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且材料價(jià)格低廉且易制取獲得，具有顯著的應(yīng)用前景，并且符合綠色發(fā)展的理念。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)講，涉及一種應(yīng)用于電催化還原CO₂的復(fù)合催化劑的制備方法及其應(yīng)用。

發(fā)明背景

隨著社會(huì)文明的提升以及工業(yè)化的迅速發(fā)展，人類的一系列活動(dòng)與CO₂排放的關(guān)系也日益密切。到目前為止，對(duì)于能源的轉(zhuǎn)化仍然主要需要進(jìn)行化石燃料的燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)，但以煤炭，石油，天然氣為代表的一次化石能源由于其不可再生性導(dǎo)致的能源短缺，以及燃燒之后所引發(fā)的空氣中CO₂含量的劇烈升高，均導(dǎo)致了一次化石能源在如今社會(huì)中使用的局限性。因此，如何開(kāi)發(fā)新能源來(lái)逐漸取代化石燃料，從而降低大氣中CO₂的排放濃度，已經(jīng)成為了一個(gè)熱門的課題。

近年來(lái)，二維(2D)材料，尤其是Klockmannite相CuSe納米片由于其快速的電子傳輸能力和表面上更多的活性位點(diǎn)而成為電催化研究的熱點(diǎn)。但是，單純的CuSe納米片易于團(tuán)聚，阻止了CO₂在催化劑上的擴(kuò)散，進(jìn)而阻礙了CO₂RR的電催化性能。最近，多種將CuSe與半導(dǎo)體復(fù)合的策略被提出，對(duì)于提高電催化性能非常重要。

g-C₃N₄納米層是一種層數(shù)少且表面積大的平面結(jié)構(gòu)，可以使負(fù)載在表面的催化材料更加分散。此外，更大的表面可以提供更多錨定在諸如氨基官能團(tuán)等上的活性位點(diǎn)。因此，參與CO₂還原的電子的數(shù)量增加并且轉(zhuǎn)移速度更快。故這種半導(dǎo)體的電導(dǎo)率相對(duì)提高。因此，一些策略特別是半導(dǎo)體摻雜及負(fù)載等被認(rèn)為是提升性能的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新型電催化劑的制備方法和應(yīng)用，該催化劑對(duì)CO₂還原為CO具有較高的選擇性，并且在長(zhǎng)時(shí)間的電解過(guò)程中保持良好的穩(wěn)定性，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，為新型催化劑的開(kāi)發(fā)提供了新的研發(fā)思路。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

具體實(shí)施方案如下：

一、本發(fā)明提供了新型電催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)利用水熱法合成六邊形狀的CuSe納米片：

將10mL 0.1M的CuSO₄·5H₂O溶液和10mL 0.1M的EDTA-2Na溶液添加到100mL燒杯中。攪拌30分鐘后，向上述混合溶液逐滴滴加1M的NaOH溶液以調(diào)節(jié)pH＝12。然后，在攪拌下將10mL 0.1M的Na₂SeSO₃溶液添加到上述溶液中，將混合物轉(zhuǎn)移到具有特氟龍襯里的不銹鋼高壓釜(100mL)中，并在160℃下加熱12h。自然冷卻至室溫后，將懸浮液以5000rpm離心，并將黑色沉淀物用水和無(wú)水乙醇洗滌3次，在60℃下干燥6h。