[发明专利]一种CuSe/g-C3

说明书

本发明公开了一种复合材料，在六边形CuSe纳米片上复合g‑C₃N₄纳米层，我们做了一系列比例包括10％，30％，50％，70％比例的CuSe/g‑C₃N₄的复合材料，其中，50％的CuSe/g‑C₃N₄具有最优异的电催化性能，在‑1.2Vvs.RHE下CO的法拉第效率可以达到85.28％，并且电流密度为‑10.125mA/cm²。本发明具有选择性高且产物单一、稳定的特点，并且材料价格低廉且易制取获得，具有显著的应用前景，并且符合绿色发展的理念。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体来讲，涉及一种应用于电催化还原CO₂的复合催化剂的制备方法及其应用。

发明背景

随着社会文明的提升以及工业化的迅速发展，人类的一系列活动与CO₂排放的关系也日益密切。到目前为止，对于能源的转化仍然主要需要进行化石燃料的燃烧来实现，但以煤炭，石油，天然气为代表的一次化石能源由于其不可再生性导致的能源短缺，以及燃烧之后所引发的空气中CO₂含量的剧烈升高，均导致了一次化石能源在如今社会中使用的局限性。因此，如何开发新能源来逐渐取代化石燃料，从而降低大气中CO₂的排放浓度，已经成为了一个热门的课题。

近年来，二维(2D)材料，尤其是Klockmannite相CuSe纳米片由于其快速的电子传输能力和表面上更多的活性位点而成为电催化研究的热点。但是，单纯的CuSe纳米片易于团聚，阻止了CO₂在催化剂上的扩散，进而阻碍了CO₂RR的电催化性能。最近，多种将CuSe与半导体复合的策略被提出，对于提高电催化性能非常重要。

g-C₃N₄纳米层是一种层数少且表面积大的平面结构，可以使负载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锚定在诸如氨基官能团等上的活性位点。因此，参与CO₂还原的电子的数量增加并且转移速度更快。故这种半导体的电导率相对提高。因此，一些策略特别是半导体掺杂及负载等被认为是提升性能的方法。

发明内容

本发明提供了一种新型电催化剂的制备方法和应用，该催化剂对CO₂还原为CO具有较高的选择性，并且在长时间的电解过程中保持良好的稳定性，且制备工艺简单，成本低，为新型催化剂的开发提供了新的研发思路。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

具体实施方案如下：

一、本发明提供了新型电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用水热法合成六边形状的CuSe纳米片：

将10mL 0.1M的CuSO₄·5H₂O溶液和10mL 0.1M的EDTA-2Na溶液添加到100mL烧杯中。搅拌30分钟后，向上述混合溶液逐滴滴加1M的NaOH溶液以调节pH＝12。然后，在搅拌下将10mL 0.1M的Na₂SeSO₃溶液添加到上述溶液中，将混合物转移到具有特氟龙衬里的不锈钢高压釜(100mL)中，并在160℃下加热12h。自然冷却至室温后，将悬浮液以5000rpm离心，并将黑色沉淀物用水和无水乙醇洗涤3次，在60℃下干燥6h。