[发明专利]一种NiSn/TiO2

说明书

本发明公开了一种NiSn/TiO₂@ZnFe₂O₄电催化剂及制备方法，催化剂由多孔球形纳米ZnFe₂O₄载体包覆多孔TiO₂负载NiSn合金而成。本发明以带隙能较低的多孔球形结构的铁酸锌纳米材料与多孔TiO₂复合，降低TiO₂的带隙能，提高光生电子的传递速率和效率，提高TiO₂的催化性能；NiSn合金具有较高的电催化性能的同时也具有优异的导电子性能，能大大降低光生电子‑空穴复合的几率，另外，TiO₂的多孔结构能促进NiSn合金在其表面的均匀分散和CO₂分子的吸附，其协同作用大大提高TiO₂对CO₂的电催化还原性能。

技术领域

本发明属于电催化剂制备技术领域，涉及一种NiSn/TiO₂@ZnFe₂O₄电催化剂及其制备方法，尤其涉及一种用于CO₂还原的NiSn/TiO₂@ZnFe₂O₄电催化剂及其制备方法。

背景技术

伴随着日益增长的化石能源消耗，CO₂的排放量显著增加，打破了自然界的碳循环平衡，导致大气温室气体的浓度持续增加，不仅给环境带来了负面影响，而且也不利于人类社会的可持续发展。如果将CO₂回收并转化为可利用资源，就可以解决上述问题实现碳中和和碳的循环利用。在众多CO₂转化途径中，电催化还原方法由于具有常温常压下即可进行的显著优点而引起研究者的关注。影响CO₂电化学催化转化性能及效率的关键在于CO₂还原电催化剂。

目前CO₂还原电催化剂研究及应用主要集中在纳米金属、合金及其氧化物。Carlos等采用超临界流体沉积法合成了Cu纳米颗粒沉积在碳纳米管表面的Cu/CNT催化剂，CO₂的转化率比化学沉淀法的转化率高了 30％以上^[1]。Jiao课题组研究发现具有特殊的多孔结构的纳米Ag有助于反应物的扩散，同时弯曲的纳米孔内表面有可能存在高指数晶面，这些因素都促使了CO₂的高效转化^[2]。Chen等发现纳米金颗粒对CO₂具有很好的催化活性^[3]。这些催化剂成本较高，激发后形成的电子和空穴复合率高，电子利用率低，CO₂的还原产物可能又会被形成的空穴直接氧化。TiO₂由于无毒、廉价、化学性质稳定、催化活性高等特点而成为研究热点。但是，单一TiO₂光生载流子复合率较高，降低了光生电子利用率，极大地制约了其在光还原CO₂中的应用。构筑异质结可以通过内建电场的作用，有效分离光生载流子，进而提升光催化效率。 CN112452344A报道了一种原位合成金属单原子桥接的异质催化剂的方法，通过富缺陷TiO₂纳米管与BiOCl 薄片的有效复合构筑异质结，有效实现了光生电荷的分离，延长光生电子的寿命，同时，在TiO₂表面引入氧缺陷，通过氧空位对电子的捕集作用促进电子空穴分离，还通过氧空位促进CO₂分子的大量吸附与有效活化，提高CO₂光还原效率，但是结构和加工工艺比较复杂。