【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳电还原领域，具体涉及一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法。
技术介绍
1、现代工业造福人类的同时，由于化石燃料的大量使用使得大气中的二氧化碳不断上升。大气中高浓度的二氧化碳使得地球温室效应增强，导致了诸多环境问题。因此，二氧化碳规模化处理，同时开发并利用可再生能源，以减少化石能源的使用成为应对温室效应、实现可持续发展的关键。在诸多二氧化碳处理的方式中，二氧化碳电还原(co2rr)凭借其除转化二氧化碳外还具有消纳新能源电力的优势，展现出巨大的发展潜力，受到了多方关注。
2、目前，co2rr产物主要有一氧化碳、甲酸、甲烷、乙烯、乙醇等。在co2rr的众多产物中，一氧化碳，具备如下优点：1.相比于液相产物，一氧化碳是气相产物，不具有后续液相分离提纯的高能耗流程；2.相比于多电子转移反应的产物，co2rr产一氧化碳仅为2电子转移反应，涉及的电子转移过程较少，反应路径相对简单，更易实现高选择性；3.一氧化碳用途广泛，除用作燃料可直接燃烧外，还可以作为冶金工业的还原剂。同时一氧化碳还是化学工程中一碳化学的基础，作为合成气和各类煤气的主要成分，从一氧化碳出发，可以制取几乎所有的化学品，如醇、烷烃、烯烃等等。因此，一氧化碳具有产出难度低、易分离以及用途广泛的特点。
3、近年来，对co2rr产一氧化碳的催化剂仍处于探索阶段。从催化剂材料出发，对于co2rr产一氧化碳的研究主要包括对au、ag、pd、zn等金属进行尺寸调控、合金化、形貌调控、表面修饰、增加孔道等等做法。lu(lu
4、从涂层角度出发，当前的涂层主要是以优化基材催化条件进而实现催化性能的提升，本质依然是表面改性。xing(wei x,yin z,lyu k,et al.highly selective reductionof co2 to c2+hydrocarbons at copper/polyaniline interfaces[j].acs catalysis,2020,10(7):4103-4111.)等人通过在铜箔表面涂覆50nm厚的聚苯胺涂层，在-1.1v(vs.rhe)条件下，在khco3溶液中进行co2rr实现了c2+烃类的法拉第效率由涂覆前的15％增加到了60％。在铜纳米颗粒表面涂覆此涂层，c2+烃类的法拉第效率可达80％以上，乙烯的法拉第效率可达40％以上且这种性能能稳定运行20h。c2+法拉第效率增加的原因聚苯胺与铜形成的界面实现了协同。通过富集二氧化碳，使更多一氧化碳中间体吸附在铜表面，从而促进了co-co耦合。
5、基于上述研究发现，目前对co2rr产一氧化碳催化剂方面的研究，主要集中在对au、ag、pd、zn等金属进行尺寸调控、合金化、形貌调控、表面修饰、增加孔道等等做法，对于涂层这一做法也仅是以表面改性的思路进行，而对于自身具备优秀催化活性的催化涂层的开发方面鲜有报道。因此，本专利技术针对基材co2rr产一氧化碳选择性低这一问题，开发出一种自身具备优秀催化活性的功能涂层，填补了催化剂在功能涂层制备方面的空白。
技术实现思路
1、针对上述co2rr中存在的问题，本专利技术提出一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，该涂层由银纳米立方体和离子树脂两部分构成，可刷涂于导电的基材构成涂层-基材阴极用于co2rr过程。其中，银纳米立方体由多元醇法制备，是通过表面活性剂控制银纳米颗粒形成过程中的生长方向，进而实现了银纳米颗粒的形貌可控(生长为银纳米立方体)。离子树脂除可将银纳米颗粒黏附在基底上外，本身还具备离子传输的功能，可强化二氧化碳电还原反应涉及离子的离子传输过程。基材为导电的导体，给二氧化碳电还原提供电子传导。银纳米涂层中的银纳米立方体自身具备优异的二氧化碳电还原催化活性，与银纳米立方体及基底紧密贴合的离子树脂还具备离子传输的效果，可强化基底及银纳米颗粒的co2电还原的离子传输过程。银纳米立方体与离子树脂两者的协同效果使得涂层自身具备优异的co2电还原性能，涂覆于基底表面提升了基材co2电还原的活性。
2、本专利技术技术方案如下：
3、一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)银纳米立方体的合成：以pvp、氯化物或溴化物为表面活性剂，将表面活性剂、agno3、浓盐酸分别溶于乙二醇中，分别形成表面活性剂溶液、agno3溶液、盐酸溶液。另取乙二醇于容器中密封，控温在130～160℃之间，搅拌并保温30～60min，随后，将加入盐酸溶液并密封保温10～30min，再以1～3ml·min-1的速度加入表面活性剂溶液和agno3溶液的混合溶液，密封，以紫外-可见光监测器监测溶液变化。待溶液吸光度在400nm～425nm范围出现响应时，迅速将容器取出并浸入冰水中终止反应。
5、(2)银纳米立方体的分离：待容器内溶液完全冷却至与冰水浴同温度，将容器内溶液与容器整体进行首次离心。首次离心后，倒出溶液，再与丙酮、乙醇或水混合至均匀，再次进行离心分离。将离心后获得沉淀进行洗涤并离心分离。最后，将离心所得的沉淀烘干，所得即为银纳米立方体。
6、(3)涂层浆液制备：取银纳米立方体与离子树脂及对应分散液超声混合均匀。(4)涂层涂覆过程：将co2电还原导电基材固定在恒温加热台上，加热台保持30～80℃恒温加热，应用刷涂、喷涂、滚压或丝网印刷等方法将涂层浆液涂覆于co2电还原导电基材表面，烘干。
7、进一步的，所述的基材为能实现导电的导体，包括金属箔片和无孔或多孔碳材料，具体包括但不限于ag箔、zn箔、cd本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，所述的基材为金属箔片和无孔或多孔碳材料。
3.根据权利要求2所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，所述的基材为Ag箔、Zn箔、Cd箔或石墨片。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，表面活性剂溶液与AgNO3溶液的摩尔浓度比为2:1～1:1；AgNO3溶液与盐酸溶液摩尔浓度比为40:1～20:1；盐酸溶液与密封于容器中的乙二醇体积比为1:8～1:10；表面活性剂溶液和AgNO3溶液的混合溶液中，表面活性剂溶液和AgNO3溶液的体积比为1:1。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，首次离心以4000～6000r·min-1的转速进行，离心30
6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，丙酮、乙醇或水与乙二醇混合的体积比为1:1～3:1。
7.根据权利要求4所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，丙酮、乙醇或水与乙二醇混合的体积比为1:1～3:1。
8.根据权利要求5所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，丙酮、乙醇或水与乙二醇混合的体积比为1:1～3:1。
9.根据权利要求1或2或3或7或8所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的离子树脂为阳离子树脂或阴离子树脂；如使用阳离子树脂对应分散液组成为异丙醇和水，制备的涂层浆液中，异丙醇、水的体积比为1:9:9～1:12:12；如使用阴离子树脂Aemion+TM，对应分散液组成为甲醇、丙酮、无水乙醇及水，制备的涂层浆液中，Aemion+TM、甲醇、丙酮的质量比是1:12:12～1:16:16，Aemion+TM-甲醇-丙酮混合液、水、无水乙醇的体积比是1:2:2～1:48:48。
10.根据权利要求1或2或3或7或8所述的一种用于CO2电还原反应的晶面可控Ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，基材上涂层浆液的刷涂量为0.1～0.5mg·cm-2。
...【技术特征摘要】
1.一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，所述的基材为金属箔片和无孔或多孔碳材料。
3.根据权利要求2所述的一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，所述的基材为ag箔、zn箔、cd箔或石墨片。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，表面活性剂溶液与agno3溶液的摩尔浓度比为2:1～1:1；agno3溶液与盐酸溶液摩尔浓度比为40:1～20:1；盐酸溶液与密封于容器中的乙二醇体积比为1:8～1:10；表面活性剂溶液和agno3溶液的混合溶液中，表面活性剂溶液和agno3溶液的体积比为1:1。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，首次离心以4000～6000r·min-1的转速进行，离心30min以上。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于co2电还原反应的晶面可控ag纳米功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，丙酮、乙...
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