[发明专利]一种非贵金属修饰含氮生物质衍生碳的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种非贵金属修饰含氮生物质衍生碳的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：

1)将含氮生物质A粉碎至100～200目，然后在氮气气氛下，在500～600℃下碳化3～4h，得到碳化后的含氮生物质A粉末；

2)将含氮生物质A粉末与活化剂B混合均匀，得到含有活化剂的含氮生物质A粉末；

其中，质量比为，含氮生物质A粉末：活化剂B＝1：1～4；

3)将含有活化剂的含氮生物质A粉末转移至管式炉中，在700～900℃的氮气气氛下活化2～4h，自然冷却后得到活化的含氮生物质A粉末；

4)用盐酸和蒸馏水将活化的含氮生物质A粉末洗至中性，干燥后即得到含氮多孔碳；

所述的含氮生物质A为烟草茎、咖啡渣和玉米芯中的一种或多种；

所述的活化剂B为氢氧化钾、氯化锌和氯化钠中的一种或多种；

5)将上述制备的碳载体与金属C、1,10-菲罗啉在有机溶剂中混合均匀，干燥后得到混合物；

其中，质量比为，碳载体：金属C：1,10菲罗啉＝0.2～1：0.1～0.5：1；每10毫升有机溶剂加入100～300毫克碳载体；

6)将混合物转移至管式炉中，在氮气气氛下加热至500～700℃，自然冷却后得到非贵金属修饰的含氮生物质衍生碳复合催化剂；

所述的金属C为乙酸镍、乙酸亚铁和乙酸钴的一种或多种。

2.如权利要求1所述的非贵金属修饰含氮生物质衍生碳的制备方法，其特征为步骤5)中所述的有机溶剂为乙醇。

3.如权利要求1所述的方法制备的非贵金属修饰含氮生物质衍生碳的应用，用于电催化CO₂还原为CO。

4.如权利要求3所述的方法制备的非贵金属修饰含氮生物质衍生碳的应用，其特征为所述的用于电催化CO₂还原为CO，包括如下步骤：

1)将制备的非贵金属修饰的含氮生物质衍生碳复合催化剂超声分散在混合溶液中，形成均匀的浆料；

其中，混合溶液的组成为水、乙醇和萘酚溶液，体积比为水：乙醇：萘酚溶液＝1：0.5～2：0.1～0.2；萘酚溶液的质量百分浓度为3～6％；每250～300毫升混合溶液中加入1～3毫克非贵金属修饰的含氮生物质衍生碳复合催化剂；

2)将浆料涂覆在基材上，烘干后得到电极；

其中，每平方厘米基材上涂覆20～80微升浆料；所述的基材为导电碳布、导电碳纸或玻碳电极；

3)在密闭H型三电极反应器中，以步骤2)中得到的电极为工作电极，以Ag/AgCl为参比电极，箔片为对电极，CO₂饱和状态下、0.1～1摩尔碳酸氢钾溶液作为电解质溶液；在-0.3～-1.3V(RHE)电压下电解得到CO；电解过程中CO₂持续通入电解液中，保持电解液中的CO₂饱和。