[发明专利]一种具有核壳结构的电催化还原剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有核壳结构的电催化还原剂及其制备方法，方法包括：提供聚苯乙烯纳米球和前驱液，所述前驱液包含锡离子和钛离子；将所述聚苯乙烯纳米球浸泡在所述前驱液中，然后真空抽滤，并对抽滤后得到的固体进行煅烧，得到所述具有核壳结构的电催化还原剂。通过利用聚苯乙烯作为模板剂来合成三维有序介孔Sn‑Ti核壳结构来提高CO₂电还原的能量效率，寿命和稳定性。所述方法首先采用无皂乳液法合成聚苯乙烯纳米球，然后将其浸渍Sn，Ti前驱液，最后在空气中进行两步法阶梯煅烧得到Sn‑Ti核壳结构化合物。通过物化表征，Sn‑Ti核壳结构催化剂在最优电位下表现出极高的催化选择性和稳定性。

技术领域

本发明涉及电催化还原剂制备技术领域，尤其涉及一种具有核壳结构的电催化还原剂及其制备方法。

背景技术

电化学还原二氧化碳(CO₂)是一个领先的研究领域，它不仅可以用于二氧化碳的利用，还可以生产绿色燃料和可再生能源(太阳能或风能)的储存。在这一过程中，CO₂可被还原成一氧化碳、甲烷、甲酸、乙酸和乙醇等碳质化合物，但是现有技术仍存在CO₂还原产物选择性差、催化剂材料稳定性差，在动力学上受到阻碍，对特定产物的选择性较低的问题。

因此，现有技术还有待于进一步的改进和提升。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有核壳结构的电催化还原剂及其制备方法，旨在解决现有应用于二氧化碳催化还原反应的电催化剂稳定性差，选择性低的问题。

一种具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，包括如下步骤：

提供聚苯乙烯纳米球和前驱液，所述前驱液包含锡离子和钛离子；

将所述聚苯乙烯纳米球浸泡在所述前驱液中，然后真空抽滤，并对抽滤后得到的固体进行煅烧，得到所述具有核壳结构的电催化还原剂。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，所述煅烧温度为400-1000℃。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，所述对抽滤后得到的固体进行煅烧，得到具有核壳结构的电催化还原剂的步骤，具体包括：

以1-3℃/min的升温速率将温度升至400℃煅烧1-2小时，接着以4-6℃/min的升温速率将温度升至1000℃煅烧1-2小时，得到具有核壳结构的电催化还原剂。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，所述前驱液中锡离子与钛离子的摩尔比为0.6:1.4。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，所述聚苯乙烯纳米球的制备包括如下步骤：

将聚乙烯吡咯烷酮加到去离子水中加热搅拌，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；

将苯乙烯单体分散至所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中，再向所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中加入过硫酸钾溶液进行聚合反应，反应结束后，经离心、干燥操作得到所述聚苯乙烯纳米球。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，所述前驱液的制备包括：

将氯化亚锡和钛酸丁酯加入到无水乙醇中，得到混合溶液；

向所述混合溶液中滴加盐酸，得到所述前驱液。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂的制备方法，其中，所述过硫酸钾溶液的物质的量浓度为0.6-0.8mM/L。

一种具有核壳结构的电催化还原剂，其中，所述电催化还原剂采用上述所述的制备方法制备得到。

可选地，所述的具有核壳结构的电催化还原剂，其中，所述电催化还原剂具有有序介孔核壳结构。