[发明专利]一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法

说明书

本发明公开了一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法，包括以下步骤：S1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；S2：通过S1中的物品称重台称取一定重量的六水合硝酸锌，再通过物品称重台称取一定重量的硫脲，依次将六水合硝酸锌和硫脲倒入去离子水中，搅拌得到混合溶液；S3：对S2进行超声处理；S4：将S3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；S5：在高温下等待S4中晶化釜中的混合溶液进行晶化。由于铜基催化剂，包括单(双)金属催化剂的制备过程复杂、条件苛刻。做为活性位点铜在体相和表面均有分布，其化学利用率不高。此外，铜基催化剂的形貌可控度较差，因而对铜基催化剂的二氧化碳电化学还原反应产生影响。

技术领域

本发明涉及可控制铜基催化剂形貌的ZnS晶体制备技术领域，具体为一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法。

背景技术

在“双碳目标”的大背景下，二氧化碳电化学还原(CO2RR)为乙烯、乙醇和C2+液体燃料即可以减少碳排放，又能够存储可再生能源，是一种重要的集碳捕集、利用、存储于一身的化工技术。Cu被公认为是最有效地转化CO2为多碳产物的催化剂，但是其效率低、稳定性差是亟需解决的核心问题。在CO2RR 中，两个*CO耦合形成*OCCO是C2+产物形成的关键步骤。为了提高Cu活性位点周边*CO浓度，JounyandLi等人分别在CO2RR反应体系中引入CO。也有学者在铜催化剂制备过程中引入第二活性组分(Au，Ag，Zn)得到串联催化剂。不同研究团队分别采用原子层沉积法、逆向胶束封装法、离子交换法相继开发了一些CO2RR高效串联催化剂。

关于铜催化剂，人们之前关注的主要是铜氧化物、双金属铜、Cu(N)涂覆的碳材料。近期铜基催化材料研究又有了新进展，主要集中在对铜配位环境、结构的调变。复旦大学郑耿峰团队在CO气氛中，合成了具有阶梯结构的铜催化剂，其电流密度和C2+醇的法拉第效率分别为100mA/cm2和70％。加州理工学院Grubbs团队用开环歧化法制备了三有机组分修饰的铜电极，该铜电极的孔隙率和疏水性能得到提升，既强化对CO2的捕获以及CO2在电极表面的传质，又保护铜电极，提高其稳定性，乙烯和C2+的法拉第效率分别达到 55％和77％。武汉大学GongweiWang团队在铜催化剂表面覆盖一薄层NxC,在铜周围以N-CO2键形式富集并活化CO2，乙烯和乙醇总法拉第效率高达72％。同时，由于NxC的保护，铜催化剂的稳定性得到改善。加州大学洛杉矶分校黄昱团队制备了表面富含steps的铜纳米线，乙烯的选择性和稳定性得到显著提升，在200小时内乙烯法拉第效率不低于70％。

根据上述，结合现有的合成ZnS纳米粒子的实验中，由于铜基催化剂，包括单(双)金属催化剂的制备过程复杂、条件苛刻。做为活性位点铜在体相和表面均有分布，其化学利用率不高。此外，铜基催化剂的形貌可控度较差，因而对铜基催化剂的二氧化碳电化学还原反应产生影响。为此，我们提出了一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法，达到解决上述现有技术中存在的问题的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法，包括以下步骤：

S1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；

S2：通过S1中的物品称重台称取一定重量的六水合硝酸锌，再通过物品称重台称取一定重量的硫脲，依次将六水合硝酸锌和硫脲倒入去离子水中，搅拌得到混合溶液；

S3：对S2进行超声处理；

S4：将S3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；

S5：在高温下等待S4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；

S6：在S5中晶化后冷却至室温；

S7：对S6进行离心分离；

S8：对S7进行高温干燥得到ZnS纳米颗粒；