一种核壳结构金-镍合金纳米催化剂的制备方法及其应用与流程

一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法及其应用
技术领域
1.本发明涉及合金纳米催化剂制备技术领域，具体涉及一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法及其应用。


背景技术：

2.近年来，人类社会的工业化发展严重依赖煤、石油和天然气等化石能源的过度开发和利用。利用这些不可再生的化石能源不但不可持续发展，而且会导致大气中的co2浓度急剧升高，产生一系列严重的能源和环境问题，如温室效应、气候异常等威胁着人类长久的生存。2019年，地球的co2浓度已经高达410ppm，且这一数值还在持续升高。当前，各个国家都在寻求新方法、新技术来减少co2的排放，这也是当代人类面临的首要科学难题。自然界中植物通过光合作用转化吸收co2的速度远低于人类排放co2的速度。因此，寻求方法将co2转化为碳基能源物质如co、甲烷和乙烯等供人类利用，可以加速闭合地球碳循环系统，起到了一举两得的作用。在当前所有的co2转化方法中，电催化还原co2的反应条件温和，不需要高温高压，更加可靠的同时具有其他手段无法比拟的高能量利用效率。因此，电催化还原co2对于解决当前co2问题具有重大研究意义。
3.研究表明，利用不同种类的催化剂可以将co2还原为多种产物，如co、甲烷、乙烯、甲醇和乙醇等。考虑到市场价格和当前工业化水平，co是最理想的产物。co是合成气(co和氢气的混合物)的重要组分，工业上通过费托合成可以将合成气转化为液态的烃或碳氢化合物。目前研究的所有金属元素中，金对于将co2还原为co具有最高的催化活性，通过调控催化剂的结构，可以实现对于co的90％以上的法拉第效率。然而，金在地球上的储量稀少、价格昂贵，限制了其工业化应用的进程。近年来纳米材料的兴起为催化剂的开发提供了指导，纳米催化剂具有很高的比表面积，提高了有效催化点位的数量，从而提高了催化性能。目前研究纳米催化剂的重点是调控材料的微观尺寸、形貌和组分等提高贵金属的质量活性和催化性能，达到减少贵金属用量的目的。
4.当前，金基催化剂的调控手段主要通过构建特定形貌实现特定活性面的暴露，以及制造缺陷增加活性点位等。通过上述方法，催化活性可得到有效提高，然而金的用量没有显著降低，活性没有本质性的提升。同时，精准的调控手段操作复杂，对工艺条件的要求很高，难以实现大规模工业化生产。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有贵金属金基催化剂电催化还原co2为co的催化性能低、稳定性差，以及价格昂贵、难以实际应用的问题，而提供一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法及其应用。
6.一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，按以下步骤进行：
7.一、制备前驱体混合液：将金盐化合物、镍盐化合物和还原剂加入到高沸点有机溶剂中，在惰性气体气氛以及20～80℃的温度条件下搅拌均匀，得到前驱体混合液；所述金盐
化合物的质量、镍盐化合物的质量和还原剂的质量与高沸点有机溶剂的体积的比为(0.001～1)g：(0.0015～1.5)g：(0.07～70)g：(1～1000)ml；所述金盐化合物中金元素与镍盐化合物中镍元素的摩尔比为3：1；
8.二、溶剂热反应：将表面活性剂加入到前驱体混合液中，混合均匀，得到混合物，所述表面活性剂的质量与前驱体混合液的体积的比为(0.005～5)g：(1～1000)ml；在惰性气体气氛下，将混合物的温度升高至240～290℃，并在240～290℃下保温0.5～3h，然后冷却至室温，得到产物a，向产物a中加入有机溶剂进行搅拌、分离，去除上层液体、收集沉淀，得到沉淀后的产物a；
9.三、纯化、分散产物，复合：采用混合清洗液将沉淀后的产物a清洗3
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5次，得到纯化后的产物a；将纯化后的产物a分散在有机溶剂中，得到分散液；将纳米碳材料加入到分散液中，超声混合，离心分离，去除上清液，得到复合固体产物，烘干，得到金
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镍合金纳米催化剂；
10.四、制备预活化工作电极、核壳结构金
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镍合金纳米催化剂：将金
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镍合金纳米催化剂、nafion溶液和溶剂经超声混合，得到催化剂墨汁，所述金
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镍合金纳米催化剂的质量、nafion溶液的体积与溶剂的体积的比为(0.1～100)mg：(0.4～400)μl：(0.025～25)ml；将催化剂墨汁均匀喷涂在碳纸上，喷涂结束后烘干，得到预活化工作电极；将预活化工作电极放置在“h”型电解池的阴极区内作为阴极，所述“h”型电解池的阴极区与阳极区用nafion质子交换膜分隔开，阳极区内用石墨或铂电极作为阳极，阴极区内放置饱和甘汞电极作为参比电极；将阴极区和阳极区内加入碳酸盐类电解液，阴极区在惰性气体保护下，以
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1.2v～
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2v的电压通电反应10～180min，得到核壳结构金
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镍合金纳米催化剂。
11.一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的应用，所述核壳结构金
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镍合金纳米催化剂作为工作电极，用于电催化还原co2制co；所述核壳结构金
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镍合金纳米催化剂用于电催化还原co2制co的具体步骤如下：
12.1)反应器组装：采用“h”形的三电极电解池，利用nafion 117质子离子交换膜将“h”形的三电极电解池的阴极池与阳极池隔开，采用浓度为0.5mol/l的khco3水溶液作为电解液，将电解液倒入“h”形的三电极电解池中，至“h”形的三电极电解池内的阳极池与阴极池之间的通道注满电解液为止，以铂片为对电极，将对电极置于阳极池内，工作电极和参比电极置于阴极池内，所述参比电极为饱和kcl的ag/agcl电极，在阴极池内开设阴极区进气口和阴极区出气口，co2进气管通过阴极区进气口延伸至电解液液面以下，阴极区出气口与气体收集装置连通，在阴极池中放置1个磁力搅拌转子，采用密封件对阴极池密封，并对工作电极和参比电极与密封件的接触处进行密封，得到电催化还原co2制co的装置；
13.2)电催化还原：以20ml/min的气体流量通过co2进气管向阴极池的电解液中通入二氧化碳气体，通入30min后，启动电源和磁力搅拌器，在co2气体流量为1～30ml/min、磁力搅拌转速为500～1200r/min和工作电极的电势为
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1～
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1.8v的条件下进行co2电催化还原，气体收集装置通过阴极区出气口收集阴极池内反应产生的气体，完成电催化还原co2制co。
14.本发明的有益效果：
15.(1)本发明一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，首先通过溶剂热合成法，将金盐和镍盐化合物作为前驱体，表面活性剂作为纳米胶束，醇类化合物作为还原剂，高沸点有机溶剂作为反应溶剂，制备出粒径和元素分布均一的金
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镍合金纳米催化剂，通过
原位电化学活化法，在电场的作用下使纳米粒子表面的非贵金属镍元素析出，形成具有金外壳的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂。该核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的表面发生金元素重新排列，大大增加了活性点位数量，降低了贵金属催化剂的用量，提高了催化剂整体的导电性和催化性能，还原co2为co的法拉第效率高达94％以上。本发明解决了现有贵金属金基催化剂电催化还原co2为co的催化性能低、稳定性差，以及价格昂贵、难以实际应用的问题。
16.(2)本发明通过金与非贵金属镍的复合，降低贵金属用量的同时提高了催化性能，为工业化应用节约了成本；本发明采用溶剂热合成法和电化学活化法，操作简单，可按比例规模化放大。
17.本发明可获得一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法及其应用。
附图说明
18.图1为实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的透射电子显微镜照片；
19.图2为实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的高分辨透射电子显微镜照片；
20.图3为实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂单个粒子的stem元素线扫曲线图，a表示au，b表示ni；
21.图4为实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的haadf
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stem图；
22.图5为图4中的金元素的mapping图；
23.图6为图4中的镍元素的mapping图；
24.图7为x射线衍射谱图，图中a表示实施例2制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，b表示实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，c表示实施例3制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，d表示纯金纳米催化剂的x射线衍射谱图；
25.图8为实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线光电子能谱；
26.图9为实施例2制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线光电子能谱；
27.图10为催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，图中
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表示实施例1的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，
▲
表示实施例3的核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，
▼
表示实施例2的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图；
28.图11为电催化还原co2为co的电流密度图，图中
■
表示实施例1的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的电流密度图，
▲
表示实施例3的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的电流密度图，
▼
表示实施例2的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的电流密度图。
具体实施方式
29.具体实施方式一：本实施方式一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，按以下步骤进行：
30.一、制备前驱体混合液：将金盐化合物、镍盐化合物和还原剂加入到高沸点有机溶
剂中，在惰性气体气氛以及20～80℃的温度条件下搅拌均匀，得到前驱体混合液；所述金盐化合物的质量、镍盐化合物的质量和还原剂的质量与高沸点有机溶剂的体积的比为(0.001～1)g：(0.0015～1.5)g：(0.07～70)g：(1～1000)ml；所述金盐化合物中金元素与镍盐化合物中镍元素的摩尔比为3：1；
31.二、溶剂热反应：将表面活性剂加入到前驱体混合液中，混合均匀，得到混合物，所述表面活性剂的质量与前驱体混合液的体积的比为(0.005～5)g：(1～1000)ml；在惰性气体气氛下，将混合物的温度升高至240～290℃，并在240～290℃下保温0.5～3h，然后冷却至室温，得到产物a，向产物a中加入有机溶剂进行搅拌、分离，去除上层液体、收集沉淀，得到沉淀后的产物a；
32.三、纯化、分散产物，复合：采用混合清洗液将沉淀后的产物a清洗3
‑
5次，得到纯化后的产物a；将纯化后的产物a分散在有机溶剂中，得到分散液；将纳米碳材料加入到分散液中，超声混合，离心分离，去除上清液，得到复合固体产物，烘干，得到金
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镍合金纳米催化剂；
33.四、制备预活化工作电极、核壳结构金
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镍合金纳米催化剂：将金
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镍合金纳米催化剂、nafion溶液和溶剂经超声混合，得到催化剂墨汁，所述金
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镍合金纳米催化剂的质量、nafion溶液的体积与溶剂的体积的比为(0.1～100)mg：(0.4～400)μl：(0.025～25)ml；将催化剂墨汁均匀喷涂在碳纸上，喷涂结束后烘干，得到预活化工作电极；将预活化工作电极放置在“h”型电解池的阴极区内作为阴极，所述“h”型电解池的阴极区与阳极区用nafion质子交换膜分隔开，阳极区内用石墨或铂电极作为阳极，阴极区内放置饱和甘汞电极作为参比电极；将阴极区和阳极区内加入碳酸盐类电解液，阴极区在惰性气体保护下，以
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1.2v～
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2v的电压通电反应10～180min，得到核壳结构金
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镍合金纳米催化剂。
34.本实施方式的有益效果：
35.(1)本实施方式一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，首先通过溶剂热合成法，将金盐和镍盐化合物作为前驱体，表面活性剂作为纳米胶束，醇类化合物作为还原剂，高沸点有机溶剂作为反应溶剂，制备出粒径和元素分布均一的金
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镍合金纳米催化剂，通过原位电化学活化法，在电场的作用下使纳米粒子表面的非贵金属镍元素析出，形成具有金外壳的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂。该核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂的表面发生金元素重新排列，大大增加了活性点位数量，降低了贵金属催化剂的用量，提高了催化剂整体的导电性和催化性能，还原co2为co的法拉第效率高达94％以上。本实施方式解决了现有贵金属金基催化剂电催化还原co2为co的催化性能低、稳定性差，以及价格昂贵、难以实际应用的问题。
36.(2)本实施方式通过金与非贵金属镍的复合，降低贵金属用量的同时提高了催化性能，为工业化应用节约了成本；本实施方式采用溶剂热合成法和电化学活化法，操作简单，可按比例规模化放大。
37.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的金盐化合物为乙酸金或四水合氯金酸，所述镍盐化合物为乙酰丙酮镍或氯化镍，所述还原剂为1,2
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十六烷二醇、乙二醇或丙三醇，所述高沸点有机溶剂为辛醚或十八烯，所述惰性气体为氮气或氩气。
38.其他步骤与具体实施方式一相同。
39.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤一中将金盐化合物、镍盐化合物和还原剂加入到高沸点有机溶剂中，在惰性气体气氛以及20～80℃的温度条件下，以300～1000r/min的转速搅拌10～60min，得到前驱体混合液。
40.其他步骤与具体实施方式一或二相同。
41.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中所述的表面活性剂为油胺、油酸和聚乙烯聚吡咯烷酮中的一种或几种，表面活性剂与前驱体混合液的混合时间为30～120min。
42.其他步骤与具体实施方式一至三相同。
43.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中在氩气气氛下，以3～10℃/min的升温速率将混合物的温度升高至240～290℃。
44.其他步骤与具体实施方式一至四相同。
45.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的产物a与有机溶剂的体积比为1：5，所述的有机溶剂为乙醇。
46.其他步骤与具体实施方式一至五相同。
47.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的混合清洗液为乙醇
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正己烷，所述乙醇
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正己烷中乙醇与正己烷的体积比为1：2。
48.其他步骤与具体实施方式一至六相同。
49.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中将纳米碳材料加入到分散液中，超声混合20～40min，再以8000～15000r/min的离心速度离心分离1～5min，去除上清液，得到复合固体产物，置于真空干燥箱中，在温度为150～200℃下干燥8～24h，得到金
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镍合金纳米催化剂；步骤三中所述的纯化后的产物a的质量与有机溶剂的体积的比为(0.002～10)g：(5～5000)ml，所述有机溶剂为正己烷；所述纳米碳材料的质量与分散液的体积的比为(0.8～800)mg：(1～1000)ml，所述纳米碳材料为炭黑。
50.其他步骤与具体实施方式一至七相同。
51.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤四中所述的金
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镍合金纳米催化剂的质量、nafion溶液的体积与溶剂的体积的比为40mg：160μl：5ml；步骤四中所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、丙醇或异丙醇；步骤四中所述的催化剂墨汁的体积与碳纸的面积比为(0.01～1)ml：1cm2；步骤四中喷涂结束后的烘干温度为20～80℃，烘干时间为5～300min；步骤四中所述的碳酸盐类电解液为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠，浓度为0.1～5mol/l。
52.其他步骤与具体实施方式一至八相同。
53.具体实施方式十：本实施方式一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的应用，所述核壳结构金
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镍合金纳米催化剂作为工作电极，用于电催化还原co2制co；所述核壳结构金
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镍合金纳米催化剂用于电催化还原co2制co的具体步骤如下：
54.1)反应器组装：采用“h”形的三电极电解池，利用nafion 117质子离子交换膜将“h”形的三电极电解池的阴极池与阳极池隔开，采用浓度为0.5mol/l的khco3水溶液作为电解液，将电解液倒入“h”形的三电极电解池中，至“h”形的三电极电解池内的阳极池与阴极池之间的通道注满电解液为止，以铂片为对电极，将对电极置于阳极池内，工作电极和参比电极置于阴极池内，所述参比电极为饱和kcl的ag/agcl电极，在阴极池内开设阴极区进气
口和阴极区出气口，co2进气管通过阴极区进气口延伸至电解液液面以下，阴极区出气口与气体收集装置连通，在阴极池中放置1个磁力搅拌转子，采用密封件对阴极池密封，并对工作电极和参比电极与密封件的接触处进行密封，得到电催化还原co2制co的装置；
55.2)电催化还原：以20ml/min的气体流量通过co2进气管向阴极池的电解液中通入二氧化碳气体，通入30min后，启动电源和磁力搅拌器，在co2气体流量为1～30ml/min、磁力搅拌转速为500～1200r/min和工作电极的电势为
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1～
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1.8v的条件下进行co2电催化还原，气体收集装置通过阴极区出气口收集阴极池内反应产生的气体，完成电催化还原co2制co。
56.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
57.实施例1：一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，按以下步骤进行：
58.一、制备前驱体混合液：将0.14g乙酸金、0.032g乙酰丙酮镍和0.65g 1,2
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十六烷二醇加入到10ml辛醚中，在氩气气氛以及50℃的温度条件下，以800r/min的转速搅拌60min，得到前驱体混合液；所述乙酸金中金元素与乙酰丙酮镍中镍元素的摩尔比为3：1；
59.二、溶剂热反应：将0.03344g油胺和0.03231g油酸加入到前驱体混合液中，以800r/min的搅拌速度搅拌30min，得到混合物；在氩气气氛下，以5℃/min的升温速率将混合物的温度升高至260℃，并在260℃下保温1h，然后冷却至室温，得到产物a，向产物a中加入20ml乙醇进行搅拌，并以12000r/min的速度离心分离3min，去除上层液体、收集沉淀，得到固体产物；
60.三、纯化、分散产物，复合：采用乙醇
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正己烷将固体产物清洗3次，得到纯化后的固体产物，所述乙醇
‑
正己烷中乙醇与正己烷的体积比为1：2；将纯化后的固体产物分散在50ml正己烷中，得到分散液；将8.5mg碳黑加入到10ml分散液中，超声混合30min，再以12000r/min的离心速度离心分离3min，去除上清液，得到复合固体产物，置于真空干燥箱中，在温度为180℃下干燥24h，得到金
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镍合金纳米催化剂；
61.四、制备预活化工作电极、核壳结构金
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镍合金纳米催化剂：将金
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镍合金纳米催化剂、nafion溶液和溶剂经超声混合，得到催化剂墨汁，所述金
‑
镍合金纳米催化剂的质量、nafion溶液的体积与溶剂的体积的比为40mg：160μl：5ml；将催化剂墨汁均匀喷涂在碳纸上，喷涂结束后烘干，得到预活化工作电极；将预活化工作电极放置在“h”型电解池的阴极区内作为阴极，所述“h”型电解池的阴极区与阳极区用nafion质子交换膜分隔开，阳极区内用石墨或铂电极作为阳极，阴极区内放置饱和甘汞电极作为参比电极；将阴极区和阳极区内加入碳酸盐类电解液，阴极区在惰性气体保护下，以
‑
1.2v～
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2v的电压通电反应30min，得到核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂。
62.利用透射电子显微镜观察实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂，如图1所示，图1是实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的透射电子显微镜照片，可以看出颜色较深的核壳结构金
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镍合金纳米粒子均匀负载在颜色较浅的炭黑载体上。
63.图2是实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的高分辨透射电子显微镜照片，可以看出核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的粒径为8纳米左右，晶格间距为0.23nm，负载在晶格间距为0.34nm的炭黑上，二者紧密结合，保证了催化剂的良好的导电性。同时，可以明显的看出纳米粒子具有颜色较浅的外壳和颜色较深的核，外壳的厚度大概为1nm。
64.图3是实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂单个粒子的stem元素线扫曲线图，a为金元素的信号峰，b为镍元素的信号峰，可知金元素的信号较镍元素宽1纳米左右，
即该纳米粒子具有以金外壳、金镍合金为核心的核壳结构。金元素的峰高于镍元素的峰，表明该实施例1中的金
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镍合金纳米催化剂的金元素比镍元素多。
65.图4是实施例1制备的金
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镍合金纳米催化剂的haadf
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stem图，图中明亮区域为金
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镍合金纳米粒子，暗区为炭黑载体和背底；对图4进行元素mapping面扫，得到图5为金元素的mapping图，图6为镍元素的mapping图；通过图4
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6可以看出，金元素和镍元素的分布轮廓基本重合，且金元素的面积略大于镍元素，表明实施例1制备的核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂是金元素与镍元素均匀混合的合金材料，且具有以金为外壳的核壳结构。
66.实施例2：本实施例与实施例1的不同点是：步骤一中所述乙酸金的金元素与乙酰丙酮镍的镍元素摩尔比为3：2，其他均与实施例1相同。
67.实施例3：本实施例与实施例1的不同点是：步骤一中所述乙酸金的金元素与乙酰丙酮镍的镍元素摩尔比为9：1，其他均与实施例1相同。
68.图7是实施例1
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3制备的金
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镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，图中a表示实施例2制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，b表示实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，c表示实施例3制备的核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂的x射线衍射谱图，d表示纯金纳米催化剂的x射线衍射谱图；通过图7可以看出，实施例1制备的核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂在38.1
°
、44.3
°
、64.5
°
和77.6
°
的峰与纯金纳米催化剂的(111)面、(200)面、(220)面、(311)面和(222)面一一对应，说明制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的晶体结构保持与纯金相同的面心立方晶格，进一步说明成功制备了核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂。
69.图8是实施例1制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线光电子能谱图，图9是实施例2制备的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的x射线光电子能谱，通过图8和9可知，出现了金元素、碳元素和镍元素的峰，说明催化剂中含有金元素、镍元素和碳元素，证明了成功制备出核壳结构金
‑
镍合金纳米材料且成功负载在炭黑载体上，也表明了通过改变投料比可以改变和核壳结构金
‑
镍合金纳米催化剂的组分，合成方法稳定可靠。
70.实施例4：一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的应用，所述核壳结构金
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镍合金纳米催化剂作为工作电极，用于电催化还原co2制co，所述工作电极面积为1cm
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2cm；
71.所述核壳结构金
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镍合金纳米催化剂用于电催化还原co2制co的具体步骤如下：
72.1)反应器组装：采用“h”形的三电极电解池，利用nafion 117质子离子交换膜将“h”形的三电极电解池的阴极池与阳极池隔开，采用浓度为0.5mol/l的khco3水溶液作为电解液，将电解液倒入“h”形的三电极电解池中，至“h”形的三电极电解池内的阳极池与阴极池之间的通道注满电解液为止，以铂片为对电极，将对电极置于阳极池内，工作电极和参比电极置于阴极池内，所述参比电极为饱和kcl的ag/agcl电极，在阴极池内开设阴极区进气口和阴极区出气口，co2进气管通过阴极区进气口延伸至电解液液面以下，阴极区出气口与气体收集装置连通，在阴极池中放置1个磁力搅拌转子，采用密封件对阴极池密封，并对工作电极和参比电极与密封件的接触处进行密封，得到电催化还原co2制co的装置；
73.2)电催化还原：以20ml/min的气体流量通过co2进气管向阴极池的电解液中通入二氧化碳气体，通入30min后，启动电源和磁力搅拌器，在co2气体流量为1～30ml/min、磁力搅拌转速为800r/min和工作电极的电势为
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1～
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1.8v(相对于标准氢电极)的条件下进行co2电催化还原，气体收集装置通过阴极区出气口收集阴极池内反应产生的气体，完成电催
化还原co2制co。
74.实施例5：本实施例与实施例4的不同点是：采用实施例2制备的金
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铁纳米合金催化剂代替实施例1制备的金
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铁纳米合金催化剂，其他均与实施例4相同。
75.实施例6：本实施例与实施例4的不同点是：采用实施例3制备的金
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铁纳米合金催化剂代替实施例1制备的金
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铁纳米合金催化剂，其他均与实施例4相同。
76.图10为催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，图中
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表示实施例4的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，
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表示实施例6的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，
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表示实施例5的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，由图10可知在所选的点位窗口中，核壳结构金
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镍合金纳米催化剂实现了优异的还原co2为co的性能，不通投料比制备的样品性能不同，性能最好的可在
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0.5v下实现90％以上的法拉第效率。
77.图11为还原co2为co的电流密度，图中
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表示实施例4的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，
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表示实施例6的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，
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表示实施例5的核壳结构金
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镍合金纳米催化剂催化还原co2为co的法拉第效率曲线图，通过图11可知在工作电压范围内，不同投料比的样品性能存在差异，可实现较大的还原co2为co的电流密度，表明该种方法可制备具有优异的co生产能力的催化剂。