一种基于控制铜基催化剂形貌制备ZnS晶体的方法与流程

一种基于控制铜基催化剂形貌制备zns晶体的方法
技术领域
1.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：

2.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。
3.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％。
4.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。


技术实现要素：

5.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。
6.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：
7.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
8.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；
9.s3：对s2进行超声处理；
10.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
11.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
12.s6：在s5中晶化后冷却至室温；
13.s7：对s6进行离心分离；
14.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
15.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
16.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
17.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
18.优选的，所述s2中的六水合硝酸锌重量为2.44克。
19.优选的，所述s2中的硫脲重量为1.27克。
20.优选的，所述s3中的超声时间为30分钟。
21.优选的，所述s5中的晶化高温须控制在180℃。
22.优选的，所述s5中晶化等待时间须控制在18小时。
23.优选的，所述s8中的干燥高温须控制在100℃。
24.优选的，所述s9和s10的洗涤过程需要分别重复三次。
25.本发明提供了一种基于控制铜基催化剂形貌制备zns晶体的方法。具备以下有益效果：
26.本发明通过由于离子交换发生在zns晶体表面，可使铜以单原子形态分散在有限的交换基团上，从而得到有效利用。最后，zns晶体形貌在整个置换过程中保持不变，这样我们设计不同的zns晶体的形貌，从而得到符合二氧化碳电化学还原反应的铜基催化剂形貌。
具体实施方式
27.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.实施例一：
32.一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：
33.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
34.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；
35.s3：对s2进行超声处理；
36.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
37.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
38.s6：在s5中晶化后冷却至室温20.5℃；
39.s7：对s6进行离心分离；
40.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
41.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
42.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
43.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
44.实施例二：
45.一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：
46.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
47.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；
48.s3：对s2进行超声处理；
49.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
50.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
51.s6：在s5中晶化后冷却至室温21℃；
52.s7：对s6进行离心分离；
53.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
54.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
55.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
56.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
57.实施例三：
58.一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：
59.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
60.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；
61.s3：对s2进行超声处理；
62.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
63.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
64.s6：在s5中晶化后冷却至室温21.5℃；
65.s7：对s6进行离心分离；
66.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
67.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
68.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
69.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
70.实施例四：
71.一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：
72.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
73.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；
74.s3：对s2进行超声处理；
75.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
76.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
77.s6：在s5中晶化后冷却至室温22℃；
78.s7：对s6进行离心分离；
79.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
80.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
81.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
82.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
83.实施例五：
84.一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：
85.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
86.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；
87.s3：对s2进行超声处理；
88.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
89.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
90.s6：在s5中晶化后冷却至室温22.5℃；
91.s7：对s6进行离心分离；
92.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
93.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
94.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
95.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
96.实施例六：
97.一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：
98.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
99.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；
100.s3：对s2进行超声处理；
101.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
102.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
103.s6：在s5中晶化后冷却至室温23℃；
104.s7：对s6进行离心分离；
105.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
106.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
107.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
108.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
109.实施例七：
110.一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：
111.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
112.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；
113.s3：对s2进行超声处理；
114.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
115.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
116.s6：在s5中晶化后冷却至室温23.5℃；
117.s7：对s6进行离心分离；
118.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
119.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
120.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
121.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
122.实施例八：
123.一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：
124.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
125.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；
126.s3：对s2进行超声处理；
127.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
128.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
129.s6：在s5中晶化后冷却至室温24℃；
130.s7：对s6进行离心分离；
131.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
132.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
133.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
134.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
135.实施例九：
136.一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：
137.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
138.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；
139.s3：对s2进行超声处理；
140.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
141.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
142.s6：在s5中晶化后冷却至室温24.5℃；
143.s7：对s6进行离心分离；
144.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
145.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
146.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
147.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
148.实施例十：
149.一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：
150.s1：准备精密度高的物品称重台和去离子水；
151.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；
152.s3：对s2进行超声处理；
153.s4：将s3超声处理完毕的混合溶液倒入晶化釜中；
154.s5：在高温下等待s4中晶化釜中的混合溶液进行晶化；
155.s6：在s5中晶化后冷却至室温25℃；
156.s7：对s6进行离心分离；
157.s8：对s7进行高温干燥得到zns纳米颗粒；
158.s9：对s8用乙醇进行洗涤；
159.s10：对s8用去离子水进行洗涤；
160.s11：将洗涤后的颗粒进行取出备用。
161.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。