[發明專利]一種納米鋅催化劑及基于納米鋅催化劑高效催化CO2還原CO的方法

有效

• 申請號: 201510365020.3
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104959135B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 賈法龍;全鳳嬌
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;C25C1/16;C25B1/00;B82Y30/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 喬宇

1.一種納米鋅催化劑，其特征在于：其生長在鋅片基底上，為納米片陣列結構，納米片的表面生長有納米顆粒；所述納米片的厚度在10納米至50納米之間，所述納米片表面生長的納米顆粒大小為30-50納米。

2.權利要求1所述的納米鋅催化劑的制備方法，其特征在于：步驟如下：

步驟1：以鋅片為工作電極，鉑片為對電極，在飽和的Zn (OH)₄^2- 溶液中恒電流下氧化沉積氧化鋅，隨后將鋅片取出并用大量蒸餾水沖洗，然后在室溫下干燥;

步驟2：再將前面處理的鋅片放入電解液中，鋅片為工作電極，鉑片為對電極，飽和甘汞為參比電極，恒電位電解還原，在鋅片表面沉積鋅，構筑納米鋅催化劑。

3.根據權利要求2所述的納米鋅催化劑的制備方法，其特征在于：所述Zn (OH)₄^2-的飽和溶液的配制方法：將硝酸鋅固體加入到濃度為3.0mol/L-5.0 mol/L的KOH 溶液中，并不斷攪拌，直至加入硝酸鋅后溶液中出現沉淀，然后將沉淀物通過離心分離后，得到飽和的Zn (OH)₄^2- 溶液。

4.根據權利要求2所述的納米鋅催化劑的制備方法，其特征在于：步驟1中的恒電流密度為0.2 ~ 0.4 mA/cm²，恒電流氧化時間為1 ~ 3小時。

5.根據權利要求2所述的納米鋅催化劑的制備方法，其特征在于：步驟2的電解液為0.3 ~ 0.5 mol/L的NaCl溶液。

6.根據權利要求2所述的納米鋅催化劑的制備方法，其特征在于：步驟2中的恒電位為-1.5 ~ -1.7 V ，相對于飽和甘汞電極SCE，電解還原時間為20 ~ 40 min。

7.一種基于權利要求1所述的納米鋅催化劑高效電催化還原CO₂至CO的方法，其特征在于：在質子交換膜分隔為陽極槽和陰極槽的電解池中，以權利要求1中的納米鋅催化劑為工作電極，作為陰極，鉑片為輔助電極，作為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，在陽極槽和陰極槽中分別裝入電解質溶液，向陰極槽中通入CO₂至飽和，然后在連續通入CO₂的條件下恒電位還原CO₂，所述恒電位還原過程中的電位控制范圍為-1.4~-1.8 V。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：所述陽極槽的電解質溶液為NaHCO₃溶液，所述陰極槽的電解質溶液為NaHCO₃或NaCl溶液。

9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述陰極槽的電解質溶液為NaCl溶液。