[发明专利]一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用，属于新能源材料及电化学催化技术领域，解决了以现有电催化还原二氧化碳产物时选择性低和稳定性差的技术问题。本发明公开的硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原时，生成一氧化碳的法拉第效率最高可达98.1％，可持续电解时间长，具有优异的电催化二氧化碳效果；同时公开了上述硒化银纳米催化剂的制备方法，该方法通过简单实验制备一种银基催化剂，使其在电催化二氧化碳还原中的具有较高催化活性和产物选择性；该制备方法操作简单，易于实施，制备得到的硒化银纳米催化剂具有优异的二氧化碳还原性能。

技术领域

本发明属于新能源材料及电化学催化技术领域，具体涉及一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

全球变暖和能源危机是人类社会面临的两大挑战。大气中CO₂的浓度持续上升，引发的“温室效应”，极大危害我们赖以生存的环境。减少CO₂排放，有效利用CO₂，建设环境友好、能源节约的低碳经济已经成为国内外广泛研究的热点。CO₂作为一种C₁资源，如果可以将其还原合成各种化学品和燃料（烃类、醇类等），既可以实现CO₂的有效减排，又可得到一种可再利用的资源，进一步推动推动科技创新和经济社会发展深度融合。

电催化还原CO₂是目前最具前途的CO₂转化利用方式之一。它是一种利用可再生电力将CO₂转化为可增值碳基产品，减轻了因CO₂过剩所导致的环境问题和对化石燃料过度依赖而引起的能源危机，同时其反应条件温和、体系灵活多变。电催化剂扮演着至关重要的角色，因为它们直接决定CO₂还原反应所得的目标产物种类，如CO、HCOOH和C₂H₄等。在这些产品中，CO是化学工业中的一个重要的资源，它作为许多产物的前驱体，包括高能量密度的燃料，如甲醇、氨和合成石油等，因为它更有利于动力学使用水作为反应介质，实现CO转换燃料。Ag是一种很有前途的催化材料，因为它对CO₂活化具有本征反应性，对CO的吸附较弱，在室温下选择性催化CO₂还原为CO。然而，在典型的多晶银电极上进行CO₂还原通常需要很大的过电位。到目前为止，还没有开发出基于银基催化剂，能够同时实现电催化CO₂还原为CO的高法拉第效率、高电流密度和高稳定性的催化剂。因此，迫切需要探索提高银基催化剂还原CO₂为CO的选择性和稳定性的有效策略。

作为纳米材料晶体相工程的重要策略之一，这对于研究纳米材料的相依赖物理化学性质具有重要意义，而控制晶体相工程已成为调节纳米结构固有催化活性的重要途径。因此揭示银基纳米结构的相依赖特征可能为其提高电催化还原二氧化碳性能带来新的机遇。由于催化剂的催化反应主要发生在催化剂的表面，因此催化剂的活性随结构和表面晶面的变化而变化很大。如果能控制催化剂的结构，就能得到所需的表面晶面来控制催化剂的活性，这是优化催化剂性能的一种非常有效的手段。那么如何实现特定结构催化剂的可控制备成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硒化银纳米催化剂及其制备方法和应用，通过对银基催化剂的相依赖催化行为进行研究，利用结构特性获得高效的银基电催化剂，以解决现有电催化还原二氧化碳产物选择性低和稳定性差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种硒化银纳米催化剂的应用，所述硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原。

进一步地，所述硒化银纳米催化剂用于电催化二氧化碳还原时，生成一氧化碳偏电流密度为8.7mA cm^-2~46mA cm^-2，生成一氧化碳的法拉第效率大于60%，可持续电解的时间为10h~50h。