【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源与环境催化领域，具体涉及一种用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、煤、石油等化石燃料的燃烧产生了大量的co2，进而加剧了温室效应等环境问题。将co2转化为具有高经济价值的有机化合物，有助于降低大气中co2的浓度并实现碳循环的平衡，是21世纪最具潜力的co2转化与利用技术之一。与传统的热催化法相比，利用可再生电能进行co2电化学还原(eco2rr)被认为是一种温和且高效的方法。在eco2rr过程中，可以获得包括c1产物(如甲烷、甲醛和甲醇)、c2产物(如乙烯和乙醇)以及含氧化合物等在内的多种产品。其中，co涉及到2电子转移过程，也是成熟的费托合成工艺合成液体燃料的关键组分。尽管目前贵金属电催化剂(如ag、au和pd)已经实现了高催化活性和co选择性，但由于其成本高昂且稀缺，严重阻碍了其商业化进程。
2、ni基催化剂具有价格低廉和资源丰富的优势，受到研究者的广泛关注和研究。例如，zhou等人报道了石墨烯氧化物负载的氮掺杂碳包覆ni，其在-0.97v(vs.rhe)条件下的co法拉第效率达到88％(chem.eng.j.,2022,428:131323)。yang等人对ni纳米颗粒和尿素的混合物进行一步热解,得到的ni掺杂碳催化剂在-0.8v(vs.rhe)条件下对co的法拉第效率为98.3％(chem.commun.,2020,56,7495-7498)。chen等人将三聚氰胺和金属盐进行球磨混合，经高温热解后得到nife双金属催化剂，其在-0.8v(vs.rhe
3、尽管目前报道的碳包覆ni催化剂在电还原co2制co上展示出了较高的选择性，但这一性能主要局限于较低的电位条件下，其最佳电位窗口较窄，而要实现高co产率，往往需要在高电位下也能保持高co选择性。此外，ni掺杂碳催化剂在制备和电催化反应过程中会面临纳米颗粒团聚和烧结的问题，这不可避免会导致催化剂在长期循环使用中性能的下降。因此，本专利技术将设计和制备一类结构稳定、在宽电压范围内具有高催化活性和co选择性的新型ni基催化材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于一种用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂及其制备方法。该方法制备的碳催化剂结构稳定，ni颗粒分散均匀，在宽电压范围内具有高催化活性和co选择性。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
3、一种用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂及其制备方法，包含以下步骤：
4、(1)ni-mof的制备：将镍盐、4,4-联吡啶和均苯三甲酸加入到n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀后在60～100℃下自组装，然后将所得产物分别用n,n-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤数次，经常温真空干燥后得到ni-mof；
5、(2)ni-mof衍生碳催化剂的制备：将步骤(1)所得ni-mof和vxc-72碳粉按一定比例分散在甲酰胺溶剂中，然后在反应釜密闭环境下自聚合，然后将黑色产物在惰性气氛保护下进行温控热解，经自然冷却至常温后，得到新型氮掺杂碳包覆ni颗粒催化剂。
6、优选地，步骤(1)中，所述镍盐为：六水合硝酸镍、六水合氯化镍、四水合醋酸镍中的一种，所述自组装反应的时间为12～18h。
7、优选地，步骤(2)中，所述ni-mof和vxc-72碳粉的质量比为1：(0.5～1)，ni-mof和甲酰胺的质量比为1：50～70。
8、优选地，步骤(2)中，所述聚合反应的温度为170～190℃。
9、优选地，步骤(2)中，所述聚合反应的时间为10～18h。
10、优选地，步骤(2)中，所述惰性氛围为氩气、氮气或二者气体任意混合比的混合气。
11、优选地，步骤(2)中，所述热解碳化过程先从常温升至400℃维持1～2h，然后再升温至700-800℃维持1～2h。
12、由以上所述的方法制得的一种ni-mof衍生碳催化剂。所述催化剂在-0.8v至-1.4v(vs.rhe)的宽电压下具有高于90％的co法拉第效率，在-1.0v(vs.rhe)条件下对co法拉第效率可以达到最高的99％。
13、本专利技术所得ni-mof衍生碳催化剂用于co2电还原制co。
14、与现有技术相比，本专利技术的优势为：
15、本专利技术提出一种用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂及其制备方法。本专利技术采用原位限域的方法，巧妙地利用甲酰胺和vxc-72碳粉的溶剂热反应，将氮掺杂碳层直接原位生长在镍基mof表面，然后在高温下进行热解碳化，使氮掺杂碳载体均匀包覆ni纳米颗粒，制备出的复合碳基催化材料不仅结构稳定，而且ni颗粒在碳骨架中分散均匀，在宽电压范围内具有高的催化活性和co选择性，具有很好的工业应用潜力。
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1.一种用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镍盐为：六水合硝酸镍、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、四水合乙酸镍中的一种；所述镍盐和4,4-联吡啶的摩尔比为1：(0.5～2)，4,4-联吡啶和均苯三甲酸的摩尔比为1：(1～2)，所述自组装反应的时间为6～20h，所述自组装反应的反应温度为70～100℃。
3.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述洗涤具体为：分别用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤数次。
4.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述Ni-MOF和Vxc-72碳粉的质量比为1：(0.5～2)；Ni-MOF和甲酰胺的质量比为1：(50～80)。
5.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在
6.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述惰性氛围为氩气、氮气或二者气体任意混合比的混合气。
7.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热解碳化采用逐级热解碳化，首先从常温升至300～500℃维持1～2h，然后继续升温至700-900℃维持1～3h。
8.根据权利要求1所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热解碳化过程的升温速率为2～10℃/min。
9.由权利要求1～8任一项所述的方法制得的一种CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂。
10.根据权利要求9所述用于CO2电还原制CO的Ni-MOF衍生碳催化剂，其特征在于，所述催化剂Ni颗粒分散均匀，结构稳定，在-0.8V至-1.4V vs.
...【技术特征摘要】
1.一种用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镍盐为：六水合硝酸镍、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、四水合乙酸镍中的一种；所述镍盐和4,4-联吡啶的摩尔比为1：(0.5～2)，4,4-联吡啶和均苯三甲酸的摩尔比为1：(1～2)，所述自组装反应的时间为6～20h，所述自组装反应的反应温度为70～100℃。
3.根据权利要求1所述用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述洗涤具体为：分别用n,n-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤数次。
4.根据权利要求1所述用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述ni-mof和vxc-72碳粉的质量比为1：(0.5～2)；ni-mof和甲酰胺的质量比为1：(50～80)。
5.根据权利要求1所述用于co2电还原制co的ni-mof衍生碳催化剂的...
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