[发明专利]聚苯胺-金复合材料、制备及其用途

说明书

一种聚苯胺‑金复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)制备短链状聚苯胺模版；(2)短链状聚苯胺模版与金离子反应，得到聚苯胺‑金复合材料。本发明通过原位还原法制备了尺寸可控的PANI/Au纳米复合材料，该复合材料可应用于电还原COsubgt;2/subgt;领域，且由于其金负载量适宜且颗粒均匀，无大块团聚，与聚苯胺之间存在良好的协同作用，故催化效果优良。

技术领域

本发明涉及复合材料催化领域，特别涉及聚苯胺-金纳米粒子复合材料的制备方法及其在电催化还原二氧化碳中的应用。

背景技术

二氧化碳电催化——以二氧化碳为原料，通过电催化还原二氧化碳得到高附加值的甲烷、乙烯、乙醇、丙烷等化学品，这些物质可以直接用作汽车、飞机等交通工具的燃料，使得碳循环变得更为容易，一定程度上降低CO₂的释放，缓解温室效应。

在电化学还原CO₂的研究中，主要采用金属催化剂。相对于金属的高价格和低储量，非金属，尤其是碳材料，来源更广，价格也低廉得多，且对环境友好，因此许多研究者正在尝试将金属负载于非金属基底上来电化学催化还原CO₂。目前，纳米碳基底由于其将碳原子组装成具有不同维度和结构的纳米材料的独特能力而成为研究者重点研究的对象，如一维碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)和二维石墨烯。

聚苯胺具有导电性、稳定性，结构多样化，特殊的掺杂机制，光电性质、易加工和原料廉价易得，已成为导电聚合物研究的特点，该聚合物制备方法多样，但因制备工艺和条件不同，得到的聚苯胺材料在形态和性能等方面都有较大的差异，从而影响其应用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯胺-金复合材料的制备方法，本发明的制备方法得到的聚苯胺-金复合材料具有良好的电催化性能，可应用于电还原CO₂领域。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的聚苯胺-金复合材料。

本发明的另一目的在于提供聚苯胺-金复合材料在电还原CO₂中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种聚苯胺-金复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备短链状聚苯胺模版；

(2)短链状聚苯胺模版与金离子反应，得到聚苯胺-金复合材料；

其中，聚苯胺模板包括短链聚苯胺。

根据本发明的制备方法，所述步骤(1)中，以循环伏安法制备得到短链状聚苯胺模板。优选的，以包括苯胺和酸的混合溶液为电解液。优选的，所述酸是硫酸，盐酸，或其混合物。

根据本发明的制备方法，所述步骤(1)中，将亲水碳纸装于铂电极夹上作为工作电极。

根据本发明的制备方法，所述步骤(1)中，对电极和参比电极不做特别限定，本领域技术人员基于常规实验和技术可以做出选择。示例性的，本发明以铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。

根据本发明的制备方法，所述循环伏安法的起始电位为-0.1～-0.4V，终止电位为0.5～1.1V。优选的，起始电位为-0.1～-0.2V，终止电位为0.9～1.0V。根据本发明的制备方法，所述循环伏安法中，扫描圈数为10～40圈，优选的，15-30圈；扫描速度是40-60mV/s，优选的，50mV/s。

根据本发明的制备方法，所述苯胺在混合溶液中的浓度为0.05-0.1mol/L，酸浓度为0.05-0.1mol/L；优选的，所述酸例如是硫酸，苯胺与酸的摩尔比为1：1。

根据本发明的制备方法，步骤(1)中，所述亲水碳纸预先清洗处理。例如依次在去离子水、乙醇、去离子水中分别超声清洗。优选的，清洗时间各5-20分钟，例如10分钟。