1.本发明属于co2电催化还原技术领域，更具体地，涉及一种掺杂型碳气凝胶的制备方法和应用。
背景技术：2.目前大气中二氧化碳浓度超标，造成了严重的温室效应，若没有有效的调控手段，到2050年预计可达500ppm，将威胁着全球的生态文明。如果可以找到有效的方法使二氧化碳转变成高附加值的燃料如甲烷或者醇类，这样既能减缓温室效应又可以应对一部分的能源危机。目前常见的二氧化碳转化利用方式有热催化转化、光催化转化及电催化转化。但是对于热催化转化来说，二氧化碳作为一种非极性的直线型分子，它的热力学性质极其稳定，c＝o键的断裂需要克服较大的能量势垒，在转换过程中必须向反应体系提供较大的驱动力。光催化转换可以以价廉易得的太阳能为驱动力，但也因此催化剂存在光腐蚀的可能性。电催化还原可以利用可再生能源产生的电能作为驱动力，相较于其他转换方式，电催化技术可控性更强，整个过程不会产生额外的二氧化碳气体，可以从源头上解决温室效应问题。
3.对于二氧化碳电催化还原来说，制备高效的催化剂是重中之重。众所周知，贵金属(如au、ag)及其合金是高效的co2还原催化剂，因为它们具有出色的活性和选择性。然而，这些贵金属的高昂成本和稀缺性阻碍了它们的大规模使用。开发具有低贵金属负载量或无贵金属材料的高效、廉价和稳定的催化剂是一个长期的研究目标。
4.碳基催化剂由于其来源广泛、制备成本低、导电性好且利于工业化应用等优点受到众多研究者的关注，被广泛应用于析氢反应、氧还原反应以及电催化还原co2反应等，是最有前景的电催化剂之一。但是单纯的碳材料自身没有催化活性位点，需要对其进行改性来提高催化性能。在碳基材料上负载金属离子有助于提高催化活性，但目前在碳基催化剂上直接负载金属离子的活性位点易脱落，从而导致其稳定性较差。
技术实现要素：5.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种掺杂型碳气凝胶的制备方法和应用，旨在解决现有的电化学催化剂材料催化活性低、稳定性差、难以规模化使用的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种掺杂型碳气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
7.s1、将纤维素或其衍生物溶解于脲碱溶液中得到前驱体溶液，其中，所述脲碱溶液为包含氢氧化钠和氢氧化钾的尿素水溶液；
8.s2、制备掺杂型水凝胶，所述掺杂型水凝胶为非金属掺杂水凝胶或掺杂有金属的水凝胶，其中，所述非金属掺杂水凝胶是将非金属掺杂用试剂和交联剂加入至所述前驱体溶液搅拌后静置得到，所述掺杂有金属的水凝胶是将交联剂加入所述前驱体溶液搅拌后静置得到的水凝胶或者所述非金属掺杂水凝胶浸泡于金属盐溶液得到；
9.s3、将所述掺杂型水凝胶进行冷冻干燥，得到掺杂型气凝胶；
10.s4、将所述掺杂型气凝胶进行高温碳化，得到掺杂型碳气凝胶。
11.优选地，步骤s1中，所述前驱体溶液中纤维素或其衍生物、氢氧化钾、氢氧化钠、尿素和水的质量比为5:(1～2):(3～8):(10～15):(80～100)。
12.优选地，步骤s1中，将所述脲碱溶液预冷至-20℃～-10℃后立即加入所述纤维素或其衍生物搅拌，使得所述纤维素或其衍生物完全溶解。
13.优选地，步骤s1中，所述纤维素或其衍生物为多聚合纤维素、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。
14.优选地，步骤s2中，制备的掺杂型水凝胶为掺杂有金属的水凝胶。
15.进一步优选地，所述掺杂有金属的水凝胶是将所述非金属掺杂水凝胶浸泡于金属盐溶液得到。
16.优选地，步骤s2中，所述非金属掺杂用试剂为硼酸、磷酸、三聚氰胺、聚苯胺和聚吡咯中的一种或多种。
17.优选地，步骤s2中，所述金属盐溶液为fecl3、nicl2、cocl2、cu(no3)2、cucl2、zncl2和zn(no3)2中的一种或多种溶液，浸泡于所述金属盐溶液中的时间为18h～30h。
18.优选地，步骤s3中，所述冷冻干燥的预冷温度为-40℃～-60℃，干燥时间为36h～72h。
19.优选地，步骤s4中，所述高温碳化过程的条件为：以5℃/min～10℃/min的升温速率，升温至650℃～950℃，并保温0.5h～2h。
20.按照本发明的另一方面，还提供了一种掺杂型碳气凝胶在二氧化碳电催化还原中的应用，所述二氧化碳电催化还原中采用的催化剂包括利用上述方法制备的掺杂型碳气凝胶。
21.优选地，所述催化剂的制备方法如下：将所述掺杂型碳气凝胶溶于去离子水、乙醇和nafion膜溶液的混合液中，超声分散，然后将得到的溶液均匀涂覆于碳纸上，得到催化剂。
22.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
23.(1)本发明以纤维素为前驱体采用溶胶凝胶法、杂原子浸渍和一步热解制备掺杂型碳气凝胶，该掺杂型碳气凝胶不仅保留了碳基材料比表面积大、孔隙结构丰富的特点，还具有良好的催化活性和稳定性，为提高二氧化碳电催化还原反应活性提供了新思路。当进行非金属掺杂时，非金属杂原子的引入可以使化学键上电子云分布不均匀或导致碳基多孔材料上缺陷位点的增加，为催化反应提供更多的反应活性位点，从而提高催化剂的活性；当进行金属掺杂时，通过浸渍法先将金属分散负载到气凝胶上，然后再一起碳化，这样会使金属离子更好地附着在碳气凝胶上，避免了在催化反应过程中活性位点的脱落而影响催化活性。
24.(2)本发明利用特殊多孔结构的碳基材料负载不同的金属可改变催化剂对二氧化碳还原产物的选择性，co是通过成熟的工业工艺生产液体燃料的关键原料，本发明通过制备对co具有高选择性的二氧化碳还原电催化剂，具有广阔的应用前景。
25.(3)本发明掺杂型碳气凝胶无需引入贵金属材料，能达到良好且稳定的催化二氧化碳还原效果，制备成本低，经济性更高。
26.(4)本发明利用具有三维网络状孔隙结构的纤维素基碳气凝胶为载体，可以为催
化反应提供充足的反应通道，通过金属和/或非金属掺杂可以进一步提高催化活性，制备工艺简单，纤维素原料廉价且绿色环保，在二氧化碳电催化还原领域应用价值高，适合工业化应用。
附图说明
27.图1为本发明实施例提供的制备掺杂型碳气凝胶的工艺流程图。
28.图2为本发明实施例1在不同碳化温度下制备的zn
2+
掺杂碳气凝胶催化剂在0.1m khco3电解液中的lsv曲线。
29.图3为本发明实施例1制备的催化剂zn
2+-750在不同电位下各产物的法拉第效率。
30.图4为本发明实施例1制备的催化剂zn
2+-750持续电解8h的稳定性测试结果。
31.图5为本发明实施例2在不同碳化温度下制备的氮掺杂碳气凝胶催化剂在0.1m khco3电解液中的lsv曲线。
32.图6为本发明实施例2制备的催化剂n3-750在不同电位下各产物的法拉第效率。
33.图7为本发明实施例2制备的催化剂n3-750持续电解8h的稳定性测试结果。
34.图8为本发明实施例3在不同碳化温度下制备的zn-n共掺杂碳气凝胶催化剂在0.1m khco3电解液中的lsv曲线。
35.图9为本发明实施例3制备的催化剂zn
2+
+n-850在不同电位下各产物的法拉第效率。
36.图10为本发明实施例3制备的催化剂zn
2+
+n-850持续电解8h的稳定性测试结果。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.参见图1，本发明提供的一种掺杂型碳气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
39.s1、将纤维素及其衍生物溶解于脲碱溶液中得到前驱体溶液，其中，所述脲碱溶液为包含氢氧化钠和氢氧化钾的尿素水溶液；
40.s2、制备掺杂型水凝胶，所述掺杂型水凝胶为非金属掺杂水凝胶或金属掺杂水凝胶，其中，所述非金属掺杂水凝胶是将非金属掺杂用试剂和交联剂加入所述前驱体溶液搅拌后静置得到，所述金属掺杂水凝胶是将交联剂加入所述前驱体溶液搅拌后静置得到的水凝胶或者所述非金属掺杂水凝胶浸泡于金属盐溶液得到；
41.s3、将所述掺杂型水凝胶进行冷冻干燥，得到掺杂型气凝胶；
42.s4、将所述掺杂型气凝胶进行高温碳化，得到掺杂型碳气凝胶。
43.一些实施例的步骤s1中，所述脲碱溶液中氢氧化钾、氢氧化钠、尿素和水的质量比为(1～2):(3～8):(10～15):(80～100)。该脲碱溶液中加入了一定比例的koh，由于koh具有活化作用，在气凝胶热解碳化过程中，koh与c之间、生成物与c之间会发生一系列物理化学变化，完成对碳气凝胶的活化造孔过程，使碳气凝胶的孔结构更加丰富。但同时，脲碱溶液中的碱不能完全由氢氧化钾替代，即脲碱溶液中还需要存在一定比例的氢氧化钠，否则在步骤s2中无法成功形成凝胶。
44.一些实施例中，将所述脲碱溶液预冷至-20℃～-10℃后立即加入所述纤维素或其衍生物搅拌，这样，将脲碱溶液预冷至一定低温下快速加入纤维素，搅拌一段时间，使得纤维素完全溶解形成透明的溶液，以便于后续制备均一的水凝胶。具体地，所述纤维素及其衍生物可以为多聚合纤维素、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。透明前驱体溶液中纤维素或其衍生物、氢氧化钾、氢氧化钠、尿素和水的质量比为5:(1～2):(3～8):(10～15):(80～100)。
45.本发明提供的碳气凝胶包含三种掺杂类型：非金属掺杂、金属掺杂和金属/非金属共掺杂，对应的步骤s2中掺杂型水凝胶为非金属掺杂水凝胶或掺杂有金属的水凝胶，其中掺杂有金属的水凝胶包括金属掺杂水凝胶和金属/非金属掺杂水凝胶两种。
46.制备非金属掺杂水凝胶的具体方法为：向步骤s1中制得的前驱体溶液中加入非金属掺杂用试剂和交联剂，搅拌均匀，静置后得到非金属掺杂水凝胶，其中非金属掺杂用试剂为硼酸、磷酸、三聚氰胺、聚苯胺和聚吡咯中的一种或多种，用以进行硼掺杂、磷掺杂或氮掺杂。优选地，前驱体溶液中的纤维素或其衍生物与非金属掺杂用试剂的质量比为(2～5):1。
47.制备金属掺杂水凝胶的具体方法为：向前驱体溶液中加入交联剂，搅拌使其发生凝胶反应，静置后得到水凝胶，将该水凝胶置于金属盐溶液中浸泡一段时间，得到金属掺杂水凝胶。
48.制备金属/非金属共掺杂水凝胶的具体方法为：将上述制备的非金属掺杂水凝胶置于金属盐溶液中浸泡一段时间，得到金属/非金属共掺杂水凝胶。
49.在进行金属掺杂过程中，使用的金属盐溶液可以为fecl3、nicl2、cocl2、cu(no3)2、cucl2、zncl2和zn(no3)2中的一种或多种溶液，金属盐溶液的浓度为0.5mol/l～1mol/l，水凝胶浸泡其中的时间为18h～30h，使得金属杂原子充分附着于水凝胶上。金属盐溶液中的cl-有利于抑制二氧化碳电催化还原过程中析氢反应的发生。
50.本实施例中所采用的交联剂可以是任意用于交联形成凝胶的液体交联剂类型，例如环氧氯丙烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰等。该交联剂与前驱体溶液中的纤维素或其衍生物、氢氧化钾、氢氧化钠、尿素和水的投加比例为9ml:5g:(1～2)g:(3～8)g:(10～15)g:(80～100)g。
51.一些实施例的步骤s3中，所述冷冻干燥的预冷温度为-40℃～-60℃，干燥时间为36h～72h。
52.一些实施例的步骤s4中，高温碳化过程的条件为：以5℃/min～10℃/min的升温速率，升温至650℃～950℃，并保温0.5h～2h。进一步优选地，碳化温度为750℃～850℃。
53.另一方面，本发明还提出了上述掺杂型碳气凝胶在二氧化碳电催化还原中的应用，该二氧化碳电催化还原中采用的催化剂可包括上述制备的掺杂型碳气凝胶。具体地，该催化剂的制备方法如下：将所述掺杂型碳气凝胶溶于去离子水、乙醇和nafion膜溶液的混合液中，超声分散，然后将得到的溶液均匀涂覆于碳纸上，得到催化剂。优选地，其中去离子水、乙醇和nafion膜溶液的体积比为4:26:70，碳纸选用规格为1cm
×
2cm。
54.优选地，将制备的金属/非金属掺杂碳气凝胶制成催化剂用于二氧化碳电催化还原中，可以显著提高催化活性，且同时对特定还原产物(例如co)具有较好的选择性。
55.以下结合具体实施例，对上述技术方案详细说明。
56.实施例1
57.本实施例制备了一种zn
2+
掺杂碳气凝胶催化剂，具体操作步骤如下：
58.将1g氢氧化钾、6g氢氧化钠、12g尿素和81g去离子水混合并搅拌均匀后放置-18℃的冰箱里冷冻2h；取5g微晶纤维素溶于解冻后的脲碱溶液，磁力搅拌2h使其溶解均匀；向纤维素溶液中加入9ml环氧氯丙烷并搅拌均匀；将上述混合溶液在常温下静置4h，得到水凝胶；取6.816g zncl2溶于100ml去离子水中，将上述水凝胶浸泡其中24h；将浸泡过含zn
2+
盐溶液的水凝胶放入冷冻干燥机，在-55℃下预冷5h，随后真空干燥48h，得到纤维素基气凝胶；取同样的四份气凝胶置于管式炉中以5℃/min的升温速率分别升温至650℃、750℃、850℃、950℃并保温1h，然后自然冷却至室温，得到四种zn
2+
掺杂碳气凝胶；将得到的各碳气凝胶研磨成粉末溶于去离子水、乙醇、nafion膜溶液中超声0.5h，其中去离子水、乙醇、nafion膜溶液的体积比为40:260:700，得到墨汁状液体，将其涂覆在1cm
×
2cm的碳纸上，得到可用的催化剂，分别为zn
2+-650、zn
2+-750、zn
2+-850和zn
2+-950。
59.利用电化学工作站chi660e，采用三电极体系进行电化学性能测试，其中以铂片作为对电极，ag/agcl(饱和kcl)作为参比电极，将本实施例制备的4种催化剂和纯碳纸分别夹在电极夹上作为工作电极，电解池选用典型的h型电解池，将用超纯水洗过的质子交换膜(nafion 177)放入电解池阴极室和阳极室之间以确保仅使氢离子得以通过。分别组装好h型电解池后，在电解池的阴极室和阳极室各加入50ml用超纯水配制的0.1mol/lkhco3溶液，密封好，在室温条件下用转子流量计控制向阴极室通入30min流量为25sccm的高纯度氮气，然后再通入与前面相同流量和时间的高纯度二氧化碳，在不同电位下进行电解反应，在此期间控制二氧化碳的流量稳定在25sccm不变，将反应产生的气体同步传入气相色谱仪中进行在线分析气体成分及含量，每隔1h测试一次。
60.从图2中可以看出，不同碳化温度下制备的催化剂(zn
2+-t)极限电流密度远远大于纯碳纸下的电流密度，最高可达-27.78ma cm-2
，且起始电位最低为-0.518vvs.rhe，说明负载zn
2+
的碳气凝胶催化剂具有较强的电催化活性。图3为催化剂zn
2+-750在不同电位下不同产物的法拉第效率，可以看出在-1.0v电位时co产物法拉第效率可达77.89％。图4为催化剂zn
2+-750持续电解8h后电流密度及co2还原产物法拉第效率变化的趋势，从图中可以看出经过8h的电解，其电流密度略有降低，co的法拉第效率没有明显变化，仅从77.89％降到74.26％；ch4的法拉第效率从4.18％降到2.66％。结果表明该催化剂具有优异的稳定性。
61.实施例2
62.本实施例制备了一种氮掺杂碳气凝胶催化剂，具体操作步骤如下：
63.将1g氢氧化钾、6g氢氧化钠、12g尿素溶解在81g去离子水中并搅拌均匀，放入冰箱冷冻，预冷时间为2h，温度-12℃；将预冷结束的溶解液取出室温解冻至无冰状态，加入5g微晶纤维素，并磁力搅拌2.5h；加入9ml环氧氯丙烷与1.4g三聚氰胺，磁力搅拌2.5h，取出磁子，室温放置4h至形成水凝胶；用去离子水清洗10次左右至中性，将水凝胶放到冻干机中进行冷冻干燥，先放入冷井进行预冷6h，温度为-55℃，随后将样品移至真空干燥室，冷冻干燥时间为48h，即可得到氮掺杂纤维素基气凝胶；取同样的四份气凝胶置于管式炉中以5℃/min的升温速率分别升温至650℃、750℃、850℃、950℃并保温1h，然后自然冷却至室温，得到四种氮掺杂碳气凝胶；将得到的各碳气凝胶研磨成粉末溶于去离子水、乙醇、nafion膜溶液中超声0.5h，其中去离子水、乙醇、nafion膜溶液的体积比为40:260:700，得到墨汁状液体，将其涂覆在1cm
×
2cm的碳纸上，得到可用的催化剂，分别为n3-650、n3-750、n3-850和
n3-950。
64.参照实施例1组装电解池，并测试本实施例制备的催化剂电催化还原二氧化碳的性能。从图5中可以看出，不同碳化温度下制备的催化剂(n-t)极限电流密度远远大于纯碳纸下的电流密度，最高可达-27.25ma cm-2
，且起始电位最低为-0.425v vs.rhe，说明氮掺杂碳气凝胶催化剂具有较强的电催化活性。图6为催化剂n3-750在不同电位下不同产物的法拉第效率，可以看出在-1.0v电位时co产物法拉第效率可达75.9％。图7为催化剂n3-750持续电解8h后电流密度及co2还原产物法拉第效率变化的趋势，从图中可以看出经过8h的电解，其电流密度略有降低，co的法拉第效率从75.9％降到67.37％；ch4的法拉第效率从0.78％降到0.65％。结果表明该催化剂具有优异的稳定性。
65.实施例3
66.本实施例制备了一种zn-n共掺杂碳气凝胶催化剂，具体操作步骤如下：
67.将1g氢氧化钾、6g氢氧化钠、12g尿素溶解在81g去离子水中并搅拌均匀，放入冰箱冷冻，预冷时间为2h，温度-12℃；将预冷结束的溶解液取出室温解冻至无冰状态，加入5g微晶纤维素，并磁力搅拌2.5h；加入9ml环氧氯丙烷与1.4g三聚氰胺，磁力搅拌2.5h，取出磁子，室温放置4h至形成水凝胶；用去离子水清洗10次至中性，将水凝胶放入1m zncl2溶液浸泡24h，此步骤是为了将zn
2+
负载到凝胶上，且cl-的存在将会抑制析氢反应的发生；将含有zn
2+
和n的水凝胶放到冻干机中进行冷冻干燥，先放入冷井进行预冷6h，温度为-55℃，随后将样品移至真空干燥室，冷冻干燥时间为48h，即可得到zn-n共掺杂纤维素基气凝胶；取同样的四份气凝胶置于管式炉中以5℃/min的升温速率分别升温至650℃、750℃、850℃、950℃并保温1h，然后自然冷却至室温，得到四种zn-n共掺杂碳气凝胶；将得到的各碳气凝胶研磨成粉末溶于去离子水、乙醇、nafion膜溶液中超声0.5h，其中去离子水、乙醇、nafion膜溶液的体积比为40:260:700，得到墨汁状液体，将其涂覆在1cm
×
2cm的碳纸上，得到可用的电催化剂，分别为zn
2+
+n-650、zn
2+
+n-750、zn
2+
+n-850和zn
2+
+n-950。
68.参照实施例1组装电解池，并测试本实施例制备的催化剂电催化还原二氧化碳的性能。从图8中可以看出，不同碳化温度下制备的催化剂(zn
2+
+n-t)极限电流密度远远大于纯碳纸下的电流密度，最高可达-28.67ma cm-2
，且起始电位最低为-0.245v vs.rhe，说明zn-n共掺杂碳气凝胶催化剂具有较强的电催化活性。图9为催化剂zn
2+
+n-850在不同电位下不同产物的法拉第效率，可以看出在-1.0v电位时co产物法拉第效率可达89.45％。图10为催化剂zn
2+
+n-850持续电解8h后电流密度及co2还原产物法拉第效率变化的趋势，从图中可以看出经过8h的电解，其电流密度略有降低，co的法拉第效率从89.45％降到88.1％；ch4的法拉第效率从0.76％降到0.43％。结果表明该催化剂具有优异的稳定性。
69.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种掺杂型碳气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将纤维素或其衍生物溶解于脲碱溶液中得到前驱体溶液，其中，所述脲碱溶液为包含氢氧化钠和氢氧化钾的尿素水溶液；s2、制备掺杂型水凝胶，所述掺杂型水凝胶为非金属掺杂水凝胶或掺杂有金属的水凝胶，其中，所述非金属掺杂水凝胶是将非金属掺杂用试剂和交联剂加入至所述前驱体溶液搅拌后静置得到，所述掺杂有金属的水凝胶是将交联剂加入所述前驱体溶液搅拌后静置得到的水凝胶或者所述非金属掺杂水凝胶浸泡于金属盐溶液得到；s3、将所述掺杂型水凝胶进行冷冻干燥，得到掺杂型气凝胶；s4、将所述掺杂型气凝胶进行高温碳化，得到掺杂型碳气凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述前驱体溶液中纤维素或其衍生物、氢氧化钾、氢氧化钠、尿素和水的质量比为5:(1～2):(3～8):(10～15):(80～100)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，将所述脲碱溶液预冷至-20℃～-10℃后立即加入所述纤维素或其衍生物搅拌，使得所述纤维素或其衍生物完全溶解。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述纤维素或其衍生物为多聚合纤维素、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，制备的掺杂型水凝胶为掺杂有金属的水凝胶。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述非金属掺杂用试剂为硼酸、磷酸、三聚氰胺、聚苯胺和聚吡咯中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述金属盐溶液为fecl3、nicl2、cocl2、cu(no3)2、cucl2、zncl2和zn(no3)2中的一种或多种溶液，浸泡于所述金属盐溶液中的时间为18h～30h。8.根据权利要求1-7任一所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述冷冻干燥的预冷温度为-40℃～-60℃，干燥时间为36h～72h。9.根据权利要求1-7任一所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述高温碳化过程的条件为：以5℃/min～10℃/min的升温速率，升温至650℃～950℃，并保温0.5h～2h。10.一种掺杂型碳气凝胶在二氧化碳电催化还原中的应用，其特征在于：所述二氧化碳电催化还原中采用的催化剂包括利用权利要求1-9任一所述的制备方法制备的掺杂型碳气凝胶。
技术总结本发明属于CO2电催化还原技术领域，具体公开了一种掺杂型碳气凝胶的制备方法及其应用，该方法包括如下步骤：S1、将纤维素或其衍生物溶解于脲碱溶液中得到前驱体溶液，其中，所述脲碱溶液为包含氢氧化钠和氢氧化钾的尿素水溶液；S2、制备掺杂型水凝胶，所述掺杂型水凝胶为非金属掺杂水凝胶或掺杂有金属的水凝胶；S3、将所述掺杂型水凝胶进行冷冻干燥，得到掺杂型气凝胶；S4、将所述掺杂型气凝胶进行高温碳化，得到掺杂型碳气凝胶。本发明制备的掺杂型碳气凝胶具有大比表面积、丰富的孔隙结构、良好的导电性和稳定性，用此作为二氧化碳电还原催化剂，催化活性高，稳定性好，适于大规模推广使用。广使用。广使用。
技术研发人员：张雄 郑欢欢 张仕标 邵敬爱 张世红 王贤华 杨海平 陈汉平
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/5
