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

技术特征：
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，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：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；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；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；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。2.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于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。3.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于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。4.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于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。5.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于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℃。6.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于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。7.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于
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。8.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于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。9.根据权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中所述的金
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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。10.如权利要求1所述的一种核壳结构金
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镍合金纳米催化剂的应用，其特征在于所述核壳结构金
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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：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；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。

技术总结
一种核壳结构金


技术研发人员：王志江 孙堃
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2021.06.28
技术公布日：2021/9/24