[發(fā)明專利]超薄鈀片在促進(jìn)二氧化碳電還原中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810450188.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN110465290B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏金龍;朱文錦;張雷;楊漂萍;趙志堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/44
• 分類號(hào): B01J23/44;B01J35/02;C25B1/23;C25B11/081
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開超薄鈀片在促進(jìn)二氧化碳電還原中的應(yīng)用，通過溶液熱法，通過調(diào)控還原劑和表面活性劑的種類、用量和反應(yīng)時(shí)間，合成不同尺寸的規(guī)整的六邊形鈀片，統(tǒng)計(jì)不同位點(diǎn)比例，實(shí)驗(yàn)與密度泛函理論計(jì)算結(jié)合，探究活性提升的位點(diǎn)來源。本發(fā)明中六邊形超薄鈀納米片的生長(zhǎng)方法，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，制備過程可控性，重復(fù)性強(qiáng)，無需大型儀器設(shè)備，經(jīng)濟(jì)可行，同時(shí)制備的材料二氧化碳還原性能優(yōu)越，具有一定工業(yè)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化碳電還原陰極領(lǐng)域，更加具體地說，具體為利用超薄鈀片的邊緣位點(diǎn)，高效催化二氧化碳生成一氧化碳的應(yīng)用及機(jī)理探究。

背景技術(shù)

二氧化碳是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，已經(jīng)引起了嚴(yán)重的氣候和能源問題。二氧化碳電還原是有效抑制二氧化碳排放并生產(chǎn)高附加值產(chǎn)物的一種有效方法(C.Costentin,M.Robert,J.M.Saveant,Chem.Soc.Rev.2013,42,2423-2436)。然而，由于二氧化碳還原的動(dòng)力學(xué)速率緩慢，來自析氫反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈，二氧化碳轉(zhuǎn)化一直受困于過高的起始電位和較低的產(chǎn)物選擇性(J.Qiao,Y.Liu,F.Hong,J.Zhang,Chem.Soc.Rev.2014,43,631-675)。金屬催化劑在二氧化碳電還原中得到了廣泛的關(guān)注和研究，因?yàn)榻饘倬哂袠O好的導(dǎo)電性，并且金屬對(duì)中間產(chǎn)物*CO的吸附通常弱于析氫反應(yīng)中*H的吸附(S.Liu,H.Tao,L.Zeng,Q.Liu,Z.Xu,Q.Liu,J.L.Luo,J.Am.Chem.Soc.2017,139,2160-2163)。金(W.Zhu,Y.J.Zhang,H.Zhang,H.Lv,Q.Li,R.Michalsky,A.A.Peterson,S.Sun,J.Am.Chem.Soc.2014,136,16132-16135)，銀(C.Kim,H.S.Jeon,T.Eom,M.S.Jee,H.Kim,C.M.Friend,B.K.Min,Y.J.Hwang,J.Am.Chem.Soc.2015,137,13844-13850)，鈀(D.Gao,H.Zhou,J.Wang,S.Miao,F.Yang,G.Wang,J.Wang,X.Bao,J.Am.Chem.Soc.2015,137,4288-4291)，鋅(H.Won da,H.Shin,J.Koh,J.Chung,H.S.Lee,H.Kim,S.I.Woo,Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,9297-9300)在二氧化碳轉(zhuǎn)化生成一氧化碳和甲酸的反應(yīng)中表現(xiàn)出了很好的活性。

進(jìn)一步有效提高金屬催化劑性能的有效途徑是構(gòu)建豐富的低配位位點(diǎn)。因?yàn)橹虚g產(chǎn)物的吸附能通常伴隨反應(yīng)位點(diǎn)的配位數(shù)變化，不同產(chǎn)物的選擇性也因此會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。金，銀，鈀，銅等金屬的粒徑效應(yīng)已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。研究者們通過尋求合適的金屬粒徑來優(yōu)化過電位和產(chǎn)物選擇性。他們將改善的活性歸因于邊緣，角落，平臺(tái)等位點(diǎn)的比例變化。此外，有關(guān)活性位點(diǎn)的探究進(jìn)一步表明，部分金屬催化劑的低配位位點(diǎn)能有效提升整體電流和產(chǎn)物選擇性。同只進(jìn)行粒徑優(yōu)化的金屬顆粒相比，金納米線(W.Zhu,Y.J.Zhang,H.Zhang,H.Lv,Q.Li,R.Michalsky,A.A.Peterson,S.Sun,J.Am.Chem.Soc.2014,136,16132-16135)和銀納米片(S.Liu,H.Tao,L.Zeng,Q.Liu,Z.Xu,Q.Liu,J.L.Luo,J.Am.Chem.Soc.2017,139,2160-2163)在豐富的邊緣位點(diǎn)促進(jìn)作用下，都實(shí)現(xiàn)了更低的起始電位和更高的一氧化碳選擇性。類比于貴金屬金、銀，鈀的邊緣位點(diǎn)也利于一氧化碳產(chǎn)生。然而，目前對(duì)于鈀催化產(chǎn)生一氧化碳的研究十分有限。迄今，鈀基催化劑在二氧化碳電還原生成一氧化碳的最高效率為相比于標(biāo)準(zhǔn)氫電極-0.89V的電壓下達(dá)到91.2％(D.Gao,H.Zhou,J.Wang,S.Miao,F.Yang,G.Wang,J.Wang,X.Bao,J.Am.Chem.Soc.2015,137,4288-4291)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供超薄鈀片在促進(jìn)二氧化碳電還原中的應(yīng)用，詳盡闡釋規(guī)則的超薄六邊形鈀片表面，不同配位數(shù)位點(diǎn)對(duì)二氧化碳電還原為一氧化碳的影響。