技术摘要：
本发明公开了一种市政污泥多级碳材料及其在二氧化碳电化学还原中的应用。一种市政污泥多级碳材料，由如下步骤制备得到：(1)以市政污泥为原料，于150℃水热反应24h，冷却、清洗至溶液呈中性，60℃干燥；(2)步骤(1)干燥所得的固体在惰性气体保护下，于900℃高温热解2h，  全部
背景技术：
： 根据《中国统计年鉴》，2010-2017年，我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万 吨。目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占 比分别为65％、15％、6％、3％，易直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。另一 方面，市政污泥中天然具备的N、P营养物质以及少量金属元素是炭材料作为催化剂时必不 可少且性能优异的异质原子，意味着此类炭材料在制备过程中无需额外掺杂活性位点，制 备过程更简单，催化性能更优异。 二氧化碳是主要的温室气体之一，也是储量丰富、可再生且廉价易得的碳一资源。 将二氧化碳看作取之不尽用之不竭的资源，实现变废为宝将其转化成具有高附加值的化工 产品是人类生存和发展的一个重要研究课题。但二氧化碳自身化学性质稳定，不易被转化、 利用。而电化学还原法可通过添加适当的催化剂即可实现室温环境下的二氧化碳高效还 原，同时合成精细的化学品，且反应过程和目标产物可通过控制电解条件来调控。而目前二 氧化碳电化学还原催化剂的研究主要集中于贵金属和过渡金属，不仅昂贵稀缺且二次环境 污染的问题。因此，制备高效、稳定、廉价的二氧化碳电化学还原催化剂具有重大的研究意 义。
技术实现要素：
： 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种市政污泥多级碳材料及其在二 氧化碳电化学还原中的应用，本发明以市政污泥为原料制备出的多级碳材料催化剂比表面 积大、孔隙度大，且表面具有一定量的碳量子点从而有更大的活性面积，表面官能团丰富和 较好的电子转移速率，具有良好的导电性能，用于催化二氧化碳的电化学还原表现出高效 的催化活性和稳定性，可获得一定量的有机产物，且原料廉价易得、绿色环保。 本发明的目的在于提供一种市政污泥多级碳材料，由如下步骤制备得到： (1)以市政污泥为原料，于150℃水热反应24h，冷却、清洗至溶液呈中性，60℃干 燥； (2)步骤(1)干燥所得的固体在惰性气体保护下，于900℃高温热解2h，得固体产 物； (3)步骤(2)热解后的固体产物冷却后酸洗，再用水洗至中性干燥，研磨得到市政 污泥多级碳材料。 本发明首次将市政污泥通过水热和热解相结合制备多级碳材料作为二氧化碳电 化学还原的催化剂，从而提供了一种市政污泥资源化制备及应用的有效途径。 3 CN 111593371 A 说　明　书 2/5 页 优选地，所述的市政污泥多级碳材料表面有碳量子点。 优选地，步骤(3)的具体步骤为：热解后的固体产物冷却后先用6mol/L的盐酸酸洗 24h，再用水水洗至中性，于80℃干燥后，研磨至100～150目大小得到市政污泥多级碳材料。 本发明还保护上述的市政污泥多级碳材料在二氧化碳电化学还原中的应用。 优选地，市政污泥多级碳材料应用于二氧化碳的电化学还原，包括以下步骤： (1)将市政污泥多级碳材料分散到体积比为100：1的乙醇和nafion溶液的混合液 中，超声处理后制备成含有市政污泥多级碳材料的混合液，随后吸取含有市政污泥多级碳 材料的混合液均匀涂至石墨板上制得工作电极； (2)将工作电极组装到三电极体系中，在三电极体系中，以0.1～1.0M  KHCO3为电 解液，Ag/AgCl电极为参比电极，钛丝为辅助电极； (3)在三电极体系中，施加-1.1～-1.5V的外加电压进行二氧化碳的电化学还原。 进一步的，步骤(3)所述的外加电压为-1.2～-1.4V；步骤(3)所述的二氧化碳电化 学还原后的还原产物包括甲烷、甲醇和乙醇，二氧化碳的还原产物优选为乙醇。 本发明的有益效果是： (1)本发明首次将市政污泥通过水热和热解相结合制备多级碳材料作为二氧化碳 电化学还原的催化剂，从而提供了一种市政污泥资源化制备及应用的有效途径。 (2)本发明制备的市政污泥多级碳材料的结构表征表明其表面含有一定量的碳量 子点，从而可以提供更多的活性位点。 (3)本发明市政污泥多级碳材料的电化学表征表现出高效的催化活性和稳定性， 具有很好的应用前景。 (4)本发明市政污泥多级碳材料原料廉价易得，制备步骤简单，使用绿色环保。 附图说明： 图1是实施例1所制备市政污泥多级碳材料的SEM图； 图2是对比例1所制备市政污泥多级碳材料的SEM图； 图3是对比例2所制备市政污泥多级碳材料的SEM图； 图4是对比例3所制备市政污泥多级碳材料的SEM图； 图5是碳量子点的紫外光照射图； 图6是实施例1所制备多级碳材料用于催化二氧化碳电化学还原，在不同外加电压 下产物的产生效率图； 图7是实施例1所制备多级碳材料用于催化二氧化碳电化学还原，在不同外加电压 下产物的法拉第效率图。