本發明屬于催化材料，涉及一種基于氨基化鎳單原子催化劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、將太陽能、風能和潮汐能等可再生能源轉化為電能，再利用電能將co2電還原為高附加值的燃料和化學品是緩解環境和能源問題的有效方法。近年來，單原子催化劑由于其高的原子利用率而被廣泛地應用于這些反應中，但由于其催化活性低、反應條件溫和、反應條件溫和等原因，單原子催化劑的應用受到越來越多的關注。目前廉價的ni基單原子催化劑表現出了與貴金屬相媲美的電化學還原co2制備co的性能，但其存在電化學還原反應電流密度低，反應選擇性不佳的缺點。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于氨基化鎳單原子催化劑及其制備方法和應用，該催化劑具有多孔結構及豐富的催化反應活化位點，在電催化co2還原制備co中催化性能優異。

2、為達到上述目的，本發明公開了一種基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，包括以下步驟：

3、1)將2-甲基咪唑溶解于甲醇中，再超聲處理，得到分散均勻的溶液a，將鋅鎳金屬硝化水合物溶解于甲醇中，再超聲處理，得到溶液b；

4、2)在磁力攪拌下，將溶液b緩慢倒入溶液a中，并在室溫下攪拌，得到混合溶液；

5、3)對混合溶液進行離心，再洗滌，得到ni2摻雜的zif前驅體，將ni2摻雜的zif前驅體進行真空干燥過夜，得到紫色塊狀前驅體；

6、4)將紫色塊狀前驅體進行研磨，再進行熱燒結碳化，然后進行酸洗及干燥，得到鎳單原子催化劑ni-n-c粉末；

7、5)將鎳單原子催化劑ni-n-c粉末與尿素進行物理混合，再置于氨氣氣氛中熱解，得到催化劑粉末；

8、6)將步驟5)所得催化劑粉末浸漬于氨水，再離心分離，得到沉淀物，將所述沉淀物分散在氨水中，然后密封在高壓反應釜內進行加熱反應，將懸浮液離心，再洗滌沉淀，然后進行真空干燥，得到基于氨基化鎳單原子催化劑。

9、本發明所述基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法的進一步改進在于：

10、進一步的，步驟1)中，所述鋅金屬硝化水合物為六水合硝酸鋅與六水合硝酸鎳的混合物。

11、進一步的，六水合硝酸鋅與六水合硝酸鎳的摩爾量之比為1:2。

12、進一步的，步驟1)中，鋅金屬硝化水合物與2-甲基咪唑的摩爾量比為1:6。

13、進一步的，步驟4)中，熱燒結的溫度950～1100℃，升溫速率為3～10℃min-1。

14、進一步的，步驟5)中，所述尿素與鎳單原子催化劑ni-n-c粉末的質量比為1:40～1:60。

15、進一步的，步驟6)中，所述催化劑粉末與浸漬氨水的為0.1g:30ml～50ml。

16、進一步的，步驟6)中，所述加熱反應的溫度為120～200℃，加熱時間為10～15小時。

17、本發明公開了一種基于氨基化鎳單原子催化劑，基于所述基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法制備而成。

18、本發明公開了一種基于氨基化鎳單原子催化劑在二氧化碳電還原中的應用。

19、本發明具有以下有益效果：

20、本發明所述的基于氨基化鎳單原子催化劑及其制備方法和應用在具體操作時，本發明所得氨基化鎳單原子催化劑具有多孔結構，對co2分子有極強的吸附作用，鎳元素呈原子級分散，暴露出豐富的催化反應活化位點，并且歸功于氨基-nh2的修飾，鎳單原子催化劑中的碳載體可以更有效地提高co2電化學還原的催化活性。另外，本發明以過渡金屬鎳元素為反應活化位點，避免貴金屬的使用，大幅度降低催化劑制備成本。同時制備工藝簡單，反應條件便于操控，有利于規模化生產，具有巨大的商業潛力與經濟價值。經試驗，本發明制備的氨基化鎳單原子催化劑，co產物的法拉第效率在-0.2～-1.2v?vs.rhe的寬電位下均保持在99％以上，催化性能優異。

技術特征：

1.一種基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述鋅金屬硝化水合物為六水合硝酸鋅與六水合硝酸鎳的混合物。

3.根據權利要求2所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，六水合硝酸鋅與六水合硝酸鎳的摩爾量之比為1:2。

4.根據權利要求1所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟1)中，鋅金屬硝化水合物與2-甲基咪唑的摩爾量比為1:6。

5.根據權利要求1所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟4)中，熱燒結的溫度950～1100℃，升溫速率為3～10℃min-1。

6.根據權利要求1所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟5)中，所述尿素與鎳單原子催化劑ni-n-c粉末的質量比為1:40～1:60。

7.根據權利要求1所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟6)中，所述催化劑粉末與浸漬氨水的為0.1g:30ml～50ml。

8.根據權利要求1所述的基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟6)中，所述加熱反應的溫度為120～200℃，加熱時間為10～15小時。

9.一種基于氨基化鎳單原子催化劑，其特征在于，基于權利要求1-8任一項所述基于氨基化鎳單原子催化劑的制備方法制備而成。

10.一種權利要求9所述基于氨基化鎳單原子催化劑在二氧化碳電還原中的應用。

技術總結
本發明公開了一種基于氨基化鎳單原子催化劑及其制備方法和應用，將紫色塊狀前驅體進行研磨，再進行熱燒結碳化，然后進行酸洗及干燥，得到鎳單原子催化劑Ni?N?C粉末；將鎳單原子催化劑Ni?N?C粉末與尿素進行物理混合，再置于氨氣氣氛中熱解，得到催化劑粉末；將所得催化劑粉末浸漬于氨水，再離心分離，得到沉淀物，將所述沉淀物分散在氨水中，然后密封在高壓反應釜內進行加熱反應，將懸浮液離心，再洗滌沉淀，然后進行真空干燥，得到基于氨基化鎳單原子催化劑，該催化劑具有多孔結構及豐富的催化反應活化位點，在電催化CO<subgt;2</subgt;還原制備CO中催化性能優異。

技術研發人員：賀凱,申鑫,崔維平,牟強,梁作偉,高飛,史耀輝,康敬德,曹丹銘,喬磊
受保護的技術使用者：西安熱工研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28