【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非均相催化剂制备及电催化合成尿素，特别是涉及一种逐级限域的双原子催化剂、制备方法及其在电催化合成尿素中的应用。
技术介绍
1、随着人类对化石能源的依赖日益增加，已经引发了全球在能源安全、环境和经济方面的广泛关注。最近研究发现，以co2温室气体和no3-废水污染物为原料的电催化转化技术，能够有效的合成重要的化学氮肥—尿素。值得注意的是，尿素作为一种大宗工业产品，通过助力于农业生产的快速发展，适应了世界人口的快速增长。然而传统工业上使用co2和nh3在高温、高压的苛刻条件下生产尿素，其中nh3的获得需要依靠会进一步造成环境污染和巨大能源消耗的haber-bosch工艺。基于原料的容易获取程度和能源的消耗这两个角度评估，开发以no3-替代不易获得的nh3和可再生电力驱动下电催化合成技术应用于尿素合成对改革尿素产业具有重大的发展意义。同时减轻了水体污染并实现了废弃资源的最大化利用。
2、目前，在co2和no3-共还原合成尿素体系中，由于涉及多种含碳和氮的还原产物形成和竞争型析氢反应(her)的发生，导致难以实现尿素产率和fe均达到理想效果。基于之前的报道，想要实现尿素产率和fe双丰收，具体需要攻克以下几个难点：1)催化剂需能够同时满足c和n底物的共活化和还原，2)优化关键c和n中间体的吸附能，3)抑制不利于尿素生成的竞争性反应的发生，避免复杂产物分布，4)构建高选择性的多活性位点来适用于不同底物的还原并形成c-n偶联的前体，5)c-n耦合过程在热力学和动力学均可行。因此，积极开发具有强co2和no3-的还原能力
3、在众多催化材料中，原子分散级别的催化剂是近年来催化领域的一项重要进展，特别是在电催化反应中展现出了显著的潜力和优势。传统的催化剂往往是由多个金属原子组成的纳米颗粒，而原子分散级别催化剂则是将单个金属原子高度分散在载体上，形成单原子位点，这种结构具有独特的催化性能和反应选择性。然而，目前单组分原子级分散催化剂存在活性位点单一，选择性不佳且催化活性不高的问题，因此，亟需提供一种具有双活性位点的双原子催化剂以克服现有技术的不足。
技术实现思路
1、基于上述内容，本专利技术提供一种逐级限域的双原子催化剂、制备方法及其在电催化合成尿素中的应用。本专利技术提供的逐级限域的cusn双原子催化剂克服了原级分散的催化剂的分散效果不佳，易团聚和活性位点单一等缺陷。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术技术方案之一，一种逐级限域的双原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，将气相sio2分散于水中并加入ce前驱体，得到混合溶液；
5、向所述混合溶液中加入碱溶液进行反应，对反应所得沉淀物进行煅烧，得到ceox@sio2；
6、步骤2，将ceox@sio2加入水中，之后加入cu盐和sn盐混匀后加入na2co3溶液进行沉积，对沉积所得固体进行煅烧、活化，得到所述逐级限域的双原子催化剂(cusn/ceox@sio2)。
7、本专利技术技术方案之二，一种根据上述的制备方法制备得到的逐级限域的双原子催化剂。
8、本专利技术技术方案之三，一种电极材料，通过将上述的逐级限域的双原子催化剂与基体材料复合制得。
9、本专利技术技术方案之四，上述的逐级限域的双原子催化剂或者上述的电极材料在电催化co2和no3-合成尿素中的应用。
10、本专利技术技术方案之五，一种电催化co2和no3-合成尿素的方法，将上述的电极材料作为工作电极置于含有no3-的、co2饱和的电解液中通过c-n偶联生成尿素。
11、本专利技术公开了以下技术效果：
12、1.本专利技术以来源丰富、高比表面积的气相sio2为基质，通过简单的静电吸附法将超小尺寸的ceox纳米胶岛接枝在sio2上。均匀分散的ceox作为原子载体将cu、sn原子限制在岛上，避免了原子级分散的催化剂在高温下易发生团聚、活性位点难以充分暴露等问题。
13、2.将本专利技术制备得到的cusn双原子催化剂用于催化尿素合成反应，具有24～56mmol h-1gcat-1的较高尿素产率范围。
14、3.本专利技术制备的催化剂是非均相型，催化反应结束后易于回收，并且在重复使用9次后依然保持稳定的活性。
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1.一种逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述气相SiO2与所述Ce前驱体的摩尔比为(6.0-15.0):(0.4-1.0)；所述Ce前驱体为Ce(NO3)3·6H2O。
3.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氨水；所述碱溶液的添加量为能够使反应体系的pH为8-9即可。
4.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述反应的时间为2-5min；所述煅烧的温度为450-550℃，时间为10-24h。
5.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述CeOx@SiO2与所述Cu盐和Sn盐的质量比为(0.1-0.2):(0.01-0.125):(0.005-0.1)；所述Cu盐为CuCl2；所述Sn盐为SnCl4。
6.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述Na2CO3溶液中的Na2C
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的逐级限域的双原子催化剂。
8.一种电极材料，其特征在于，通过将权利要求7所述的逐级限域的双原子催化剂与体材料复合制得。
9.如权利要求7所述的逐级限域的双原子催化剂或者权利要求8所述的电极材料在电催化CO2和NO3-合成尿素中的应用。
10.一种电催化CO2和NO3-合成尿素的方法，其特征在于，将权利要求8所述的电极材料作为工作电极置于含有NO3-的、CO2饱和的电解液中通过C-N偶联生成尿素。
...【技术特征摘要】
1.一种逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述气相sio2与所述ce前驱体的摩尔比为(6.0-15.0):(0.4-1.0)；所述ce前驱体为ce(no3)3·6h2o。
3.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氨水；所述碱溶液的添加量为能够使反应体系的ph为8-9即可。
4.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述反应的时间为2-5min；所述煅烧的温度为450-550℃，时间为10-24h。
5.根据权利要求1所述的逐级限域的双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述ceox@sio2与所述cu盐和sn盐的质量比为(0.1-0.2):(0.01-0.125):(0.005-0.1)；所述cu盐为cucl2；所述sn盐为s...
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