[发明专利]析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法

权利要求书

1.一种析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(ⅰ)析氢反应催化剂的制备

通过内源或外源手段将高析氢活性组分固定在导电基底上；

(ⅱ)配制电解质溶液

配制含有高浓度硝酸根的电解质溶液；

(ⅲ)电催化硝酸根还原制氨

在步骤(ⅱ)配制的电解质溶液中，使用步骤(ⅰ)制备的析氢反应催化剂作为工作电极组成电极体系，在由离子交换膜分隔的反应器中进行硝酸根还原制氨。

2.根据权利要求1所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述内源或外源手段为原位生长、原位沉积、相变、外源负载、物理混合、滴涂或浇注中的任意一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述高析氢活性组分为过渡金属、过渡金属氧化物、硫化物、磷化物、硒化物、氮化物或贵金属中的任意一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述导电基底为宏观基底或者微观基底。

5.根据权利要求4所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述宏观基底为碳纤维布、碳纸、泡沫铜、铜片、铜网、泡沫镍、镍片、不锈钢网、FTO、ITO、透明导电布或钛片中的任意一种或几种的组合；所述微观基底为碳纳米微球、碳纳米微球阵列、碳纳米微片、碳纳米微片阵列、碳纳米微棒、碳纳米微棒阵列、碳纳米微线、碳纳米微线阵列、过渡金属纳米片、过渡金属纳米片阵列、过渡金属纳米棒、过渡金属纳米棒阵列、过渡金属纳米线、过渡金属纳米线阵列、过渡金属氧化物纳米片、过渡金属氧化物纳米片阵列、过渡金属氧化物纳米棒、过渡金属氧化物纳米棒阵列、过渡金属氧化物纳米线或过渡金属氧化物纳米线阵列中的任意一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述硝酸根的浓度为5mg/mL～75mg/mL。

7.根据权利要求1所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述电极体系为三电极体系或两电极体系；所述三电极体系中的参比电极为汞/氧化汞电极、饱和甘汞电极或银/氯化银电极，对电极为石墨棒、铂丝或铂片；所述两电极体系中的对电极为具有OER活性的材料制成；所述电极体系的阴极电解质为强酸和硝酸盐的混合溶液或强碱和硝酸盐混合溶液；所述阳极电解质为与阴极电解质相同浓度的强酸溶液或强碱溶液。

8.根据权利要求7所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法，其特征在于：所述三电极体系下反应电位相对于标准氢电极设为-1.2V～0.1V，所述两电极体系下反应电位设为1.5V～2.5V，所述三电极体系下和两电极体系下的反应温度均为5℃～80℃。

9.应用于权利要求1～8之一所述的析氢反应催化剂用于电催化硝酸根还原合成氨的方法的析氢反应催化剂，其特征在于：所述析氢反应催化剂包括导电基底以及通过内源或外源手段固定于导电基底上的高析氢活性组分。

10.一种根据权利要求9所述的析氢反应催化剂的用途，其特征在于：用于电催化硝酸根还原合成氨。