[发明专利]硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用

说明书

本发明提供了一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用，所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；所述混合相硫化镉是通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；所述加热的温度为200～450℃。本发明得到的立方相的硫化镉能催化二氧化碳电还原为甲酸盐，在‑1.2V vs RHE时其法拉第效率接近40％。本发明在不同温度下通过立方相硫化镉得到混合相和纯六方相的硫化镉。混合相硫化镉具有非常好的二氧化碳电催化性能，在‑1.5～‑0.8V vs RHE的电压下一氧化碳法拉第效率都维持在90％以上。

技术领域

本发明属于二氧化碳资源利用领域，尤其涉及一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用。

背景技术

近年来，化石燃料的大量消耗造成二氧化碳(CO₂)的过量排放，加速了全球气候变暖，从而导致了海平面的上升和一系列极端天气等全球环境问题。所以将二氧化碳转化为有价值的碳产品提供了一种环保方法来应对这些挑战。而现有的二氧化碳转化技术中，电化学二氧化碳还原技术具有反应条件温和、反应易于控制和易于模块化等优点，是目前该领域研究的热门技术，在所有二氧化碳电还原的产物中，如一氧化碳(CO)，甲烷(CH₄)，乙烯(C₂H₄)，甲酸盐(HCOO-)，乙酸盐(CH₃COO-)，乙醇(CH₃CH₂OH)和正丙醇(CH₃CH₂CH₂OH)中，一氧化碳具有选择性高，易与电解液分离的优点，同时也可作为化学原料直接参与工业合成。尽管在开发用于将二氧化碳电化学还原为一氧化碳的催化剂方面取得了一系列突破，但在现实操作中，大规模工业应用仍然面临许多挑战，例如催化剂成本过高，产品选择性和长期稳定性不佳等问题。

硫化镉电催化剂是一种贵金属电催化剂的替代品，其具有低成本的特点，同时也能高效催化二氧化碳的电还原反应。对于二氧化碳电还原反应，稳定的六方相硫化镉应用较为广泛，但催化产物基本只有一氧化碳，且法拉第效率需进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用，本发明中的立方相硫化镉能够将二氧化碳转化为甲酸盐，混合相硫化镉具有更高的二氧化碳电催化性能。

本发明提供一种硫化镉催化剂在催化二氧化碳电还原中的应用，

所述硫化镉催化剂为立方相硫化镉或者混合相硫化镉，所述立方相硫化镉通过水热法制备得到；

所述混合相硫化镉先通过水热法制备得到立方相的硫化镉，然后加热使部分立方相硫化镉转化为六方相硫化镉；

所述加热的温度为200～450℃。

优选的，所述水热法制备立方相硫化镉步骤如下：

将氯化镉和硫化钠在水溶混合，在100～150℃下反应5～10小时，将反应产物固液分离，得到立方相的硫化镉。

优选的，所述氯化镉和硫化钠的摩尔比为1：(0.9～1.1)。

优选的，所述加热的时间为5～8小时。

优选的，所述加热之前，将立方相硫化镉研磨成粒径为10～30nm的粉末。

优选的，所述立方相硫化镉作为催化剂催化二氧化碳电还原为甲酸盐。

优选的，所述混合相硫化镉作为催化剂催化二氧化碳电还原为一氧化碳和/或甲酸盐。

优选的，所述硫化镉催化剂在二氧化碳电还原反应中的用量为1.2～2.0mg·cm^-2。

优选的，所述二氧化碳电还原的电流密度为50～300mA·cm^-2。