[发明专利]一种具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、取表面活性剂和水溶性金属钴盐溶于蒸馏水中，配制成表面活性剂-金属钴盐混合溶液；所述表面活性剂-金属钴盐混合溶液中表面活性剂的浓度为30-80mg/mL，钴离子的浓度为0.1-0.2mol/L；所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；

(2)、取三维多孔碳支架作为碳基底材料，将其浸入步骤(1)所得表面活性剂-金属钴盐混合溶液中，然后进行水热反应，得到钴-碳前驱复合材料；所述碳基底材料与所述表面活性剂-金属钴盐混合溶液的质量体积比为0.0125-0.02g/mL，所述水热反应的反应温度为160-180℃，水热反应时间为10-15小时；所述三维多孔碳支架为腐植酸-酚醛树脂泡沫；

(3)、取步骤(2)所得钴-碳前驱复合材料在氢气和氩气的混合气气氛下进行热处理，得到具有电催化还原二氧化碳性能的钴-碳复合材料；所述氢气和氩气的混合气中氢气所占体积百分比为3％-5％；所述热处理的温度为700-900℃，热处理时间为2-3小时。

2.根据权利要求1所述的具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

(4)、将步骤(3)所得钴-碳复合材料在高温下置于空气气氛中，使钴-碳复合材料与空气中的氧反应，得到具有电催化还原二氧化碳性能的钴-碳-氧复合材料。

3.根据权利要求2所述的具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述钴-碳复合材料与空气中的氧反应的反应温度为600-800℃，反应时间为10-20分钟。

4.根据权利要求1所述的具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述腐植酸-酚醛树脂泡沫由如下方法制备得到：

取腐植酸-酚醛树脂，加入表面活性剂搅拌5-10min，然后加入发泡剂，搅拌均匀后缓慢滴加由盐酸和对甲苯磺酸复合而成的树脂固化剂，搅拌均匀后倒入预热好的发泡模具中，再放入烘箱中于60-80℃下处理1-3h，即得腐植酸-酚醛树脂泡沫，所述腐植酸-酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂和树脂固化剂的质量比为100:(5-7):(5-7):(18-22)。

5.根据权利要求4所述的具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料的制备方法，其特征在于：所述腐植酸-酚醛树脂由如下方法制备得到：

将苯酚、腐植酸和甲醛溶液混合，搅拌下加入氢氧化钠溶液，在80-90℃下回流反应2-3h，反应完成后调节体系pH至中性，然后在50-60℃下真空脱水，即得腐植酸-酚醛树脂。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备得到的具有电催化还原二氧化碳性能的复合材料。

7.一种如权利要求6所述的复合材料或者由权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备得到的复合材料在二氧化碳电催化还原领域和燃料电池领域中的应用。