本发明涉及废塑料转化与二氧化碳电还原的催化剂，具体涉及一种废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法和应用。
背景技术：
1、塑料因具有成本低、耐用性和可加工性等优点被广泛使用，然而，塑料产量的急剧增加以及塑料自身难以降解导致了大量塑料废弃物的累积，严重影响了生态环境和人类健康，因此，废塑料的回收处理面临巨大挑战。传统的废塑料处理方法包括掩埋、焚烧处理或机械回收，这些处理方法不仅浪费资源而且对环境造成了极大的危害。鉴于废塑料中含有大量碳元素，废塑料被认为是制备碳材料的理想前驱体。通常，碳材料具有表面积大、导电率高和催化活性位点富足等特性，同时杂原子掺杂能改变碳材料的结构和化学态，调变活性中心的电子密度和自旋密度，进而被广泛应用于电催化反应。因此，以废塑料为碳源制备过渡金属及氮共掺杂碳材料并应用于二氧化碳电催化还原反应(co2rr)，既可以实现废塑料的高附加值利用，又可以实现高效的co2电转化，将有助于“碳中和”目标的实现。
2、现有技术1：(cn103183345a)公开了一种利用含氯有机高分子废塑料制备氮掺杂活性炭的方法：将含氯有机高分子废塑料与有机胺混合进行脱氯反应，将脱氯后的产物在惰性气氛下进行碳化处理，然后采用物理活化法或化学活化法对碳化产物进行活化处理。在活化过程中，需要将碳化后的产物与活化剂混合，所用的活化剂为磷酸或氢氧化钾，然后在惰性气氛下加热至活化温度进行活化处理，活化完冷却至室温，经酸洗，水洗至中性，过滤，干燥即得活性炭。
3、现有技术2：(cn108658055a)公开了一种废旧聚氯乙烯产品重新回收制备多孔碳的方法：首先将废旧聚氯乙烯产品经过挑选取出杂质，并用粉碎机粉碎成粉末，放入混料机中加热至软化并加入氢氧化镁，混合一定时间后送入双螺杆挤出机中挤出造粒；然后将颗粒置于管式炉中进行高温碳化，冷却至室温后用浓度为10wt％的盐酸水溶液洗涤碳化产物，并用去离子水洗涤直至溶液呈现中性后干燥，将干燥后的多孔碳材料浸泡于8-10倍量的硝酸溶液中，超声波振荡8-10min，常温静置10-12h后过滤，用去离子水洗涤至中性，最后放入真空干燥箱，干燥后取出粉碎，过200目筛后方可得到多孔碳。
4、现有技术3：(cn117049518a)公开了一种利用废弃塑料制备中空空壁碳纳米管的方法：将废塑料和埃洛石纳米管按一定质量比混合，得到废塑料-埃洛石纳米管混合物；然后将得到混合物，在保护性气体的气氛下加热到500～900℃并保持10～90min，冷却后即可得到中空空壁碳纳米管-埃洛石纳米管复合物；最后，利用氢氟酸水溶液去除复合物中的埃洛石成分，可得到中空空壁碳纳米管。
5、综上所述，现有以废塑料为前驱体制备碳材料的技术存在下列问题：1、制备工艺较复杂，制备过程涉及粉碎、造粒以及去除模板等步骤；2、制备条件苛刻，不利于材料的宏观制备同；3、制备方法不具有普适性，只能将一种废塑料转化为碳纳米材料；4、基于废塑料所制备碳材料并未应用到电催化领域，特别是二氧化碳电催化还原反应。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法和应用，以克服现有技术的缺点和不足，提供一种工艺简单，原料易获取，易于宏观制备并具有普适性的碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，并拓展了废塑料衍生制备碳材料在二氧化碳电催化还原反应中的应用。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法和应用。具体步骤如下：
4、(1)将废塑料、氮源和含镍化合物三者研磨均匀；
5、(2)将研磨后的混合物置于石英舟中，然后放入管式炉内热解，通入惰性气体，以一定升温速率升温至700～1000℃，恒温热解数小时后冷却至室温；
6、(3)将热解后得到的粉末在强酸溶液处理数小时，过滤干燥后得到碳包覆金属纳米颗粒。
7、作为优选地，所述废塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯(pc)。
8、作为优选地，步骤(1)中，所述氮源为双氰胺、三聚氰胺、尿素的一种。
9、作为优选地，步骤(1)中，所述含镍化合物为乙酰丙酮镍。
10、作为优选地，步骤(1)中，所述废塑料：氮源：含镍化合物的质量比为1～10：1～10：0.5～5。
11、作为优选地，步骤(1)中，三者混合研磨时间为30～60min。
12、作为优选地，步骤(2)中，所述的惰性气体为氩气、氦气或氮气的一种，高温管式炉中气体流速30～100ml/min。
13、作为优选地，步骤(2)中，所述的高温热处理过程为：以5～10℃/min的升温速率升温至700～1000℃，恒温热解1～3h进行碳化，碳化结束后自然冷却至室温。
14、12、作为优选地，步骤(3)中，所述强酸溶液为硝酸、高氯酸、盐酸的一种，浓度为0.5-5mol/l，酸处理时间为12-36h。
15、上述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法制备碳包覆金属纳米颗粒催化剂。
16、上述的碳包覆金属纳米颗粒催化剂在二氧化碳电催化还原中的应用。
17、综上所述，相比于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
18、1、本发明将废塑料、氮源和含镍化合物三者研磨混匀，通过一步热解的方法，得到了碳包覆金属纳米颗粒催化剂，这一方法不但过程简单，易于宏观可控制备，而且具有普适性(适用于不同废塑料)，可以实现变废为宝，有利于实现废塑料的资源化利用。
19、2、本发明按照上述提供的制备方法得到的催化剂：金属纳米颗粒被包覆在碳层中，颗粒分布均匀，且具有比表面积大和介孔占优的特征，有利于反应过程中质量传输及活性位点的暴露。
20、3、本发明还提供上述碳包覆金属纳米颗粒催化剂在二氧化碳电催化还原中的应用。所制备的催化剂具有高比表面积及多孔结构，有利于提供更多活性位点和促进反应物的扩散和质量传输，同时金属颗粒与碳层之间存在协同作用，因此具有良好的二氧化碳电催化还原活性，具体为产物是co，co最大法拉第效率为96.1％，co最大几何电流密度为26.5macm-2。
1.一种废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述废塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯(pc)。
3.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氮源为双氰胺、三聚氰胺、尿素的一种。
4.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含镍化合物为乙酰丙酮镍。
5.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述废塑料：氮源：含镍化合物的质量比为1～10：1～10：0.5～5。
6.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，三者混合研磨时间为30～60min。
7.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的惰性气体为氩气、氦气或氮气的一种，高温管式炉中气体流速30～100ml/min。
8.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的高温热处理过程为：以5～10℃/min的升温速率升温至700～1000℃，恒温热解1～3h进行碳化，碳化结束后自然冷却至室温。
9.如权利要求1所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述强酸溶液为硝酸、高氯酸、盐酸的一种，浓度为0.5-5mol/l，酸处理时间为12-36h。
10.如权利要求1-9任意一项所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂的制备方法制备碳包覆金属纳米颗粒催化剂。
11.如权利要求10所述的废塑料衍生碳包覆金属纳米颗粒催化剂在二氧化碳催化还原中的应用。
