[發明專利]一種具有多層結構的SnOx

有效

• 申請號: 201811590954.7
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109675545B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張延榮;潘鴻輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J37/10;C07C51/00;C07C53/06;C01G19/02;C25B3/04;C25B11/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于電催化材料領域，更具體地，涉及一種具有多層結構的SnO_x催化劑、其制備方法和應用。其充分結合CO₂電催化劑的特點和需求，針對性對SnO_x催化劑的制備工藝進行重新設計，相應獲得了一種通過水解和配位共同作用，水熱法制得具有多層結構的SnO_x催化劑，該催化劑能將CO₂選擇性還原為HCOO^?，將其應用于水溶液中電催化還原CO₂轉化為甲酸鹽，具有優異的催化活性，該催化劑本身也具有良好的穩定性和耐久性，由此解決現有氧化錫催化劑在電催化還原CO₂時效率和穩定性不夠高的技術問題。

技術領域

本發明屬于電催化材料領域，更具體地，涉及一種具有多層結構的SnO_x催化劑、其制備方法和應用。

背景技術

CO₂作為最主要的溫室氣體，對溫室效應的貢獻率約為56％；同時，世界各國普遍面臨著能源和基本化工原料短缺的嚴重問題，而CO₂作為一種潛在的碳資源，是目前國內外竟相研究開發和利用的熱點。從CO₂出發可直接還原合成甲烷、甲醇、甲醛、甲酸、尿素、低碳烴類、碳酸醋及聚合物等有用的化工產品。開發CO₂利用技術，不僅可節約石油、天然氣和煤等化石資源，而且變害為寶，減少了其環境污染，具有明顯的經濟效益和環境效益。

在CO₂還原方面，目前常用的體系有三種，為光催化體系、電催化體系及光電催化體系。由于光生電子與空穴易于復合，還原CO₂的電位過高，材料自身穩定性不足等原因，導致光催化還原CO₂的產量及光利用率都非常低。電催化反應體系簡單，條件易于調控，還原產物更容易分離和回收。光電催化雖耦合了這兩種技術，但匹配兩種體系難度較大，條件難以控制，實用性較差。所以電催化技術更適用于CO₂還原的實際應用。

關鍵在于催化劑材料的制備。一般多由Au、Ag、Pt等稀有貴金屬及 Cu、Pb等重金屬物質制備而成。但稀有金屬價格昂貴，而重金屬對人體及生物體有害；另一方面，催化劑的制備過程繁瑣復雜，不合適大量制備與實用化；再者，催化劑自身穩定性較差，在長時間或者多次使用后其催化性能大幅下降甚至失去催化活性。因此，設計廉價、穩定性好、對CO₂富集效率高、選擇性高的電催化材料是還原轉化CO₂的關鍵，具有前沿性。

氧化錫是一種地殼富含的金屬無機氧化物。因為具有很好的化學穩定性，熱穩定性，很高的析氫過電位，能夠活化CO₂并且擁有極高的選擇性現有的顆粒結構催化雖然活性不差，但是穩定性較差。電催化技術的主要目標是制備廉價、高效、穩定的電催化劑。合成SnO_x的原料價廉、來源豐富，方法簡單，滿足廉價要求。但在高效和穩定性方面，還遠未達到要求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種具有多層結構的SnO_x催化劑、其制備方法和應用，其充分結合CO₂電催化劑的特點和需求，針對性對SnO_x催化劑的制備工藝進行重新設計，相應獲得了一種通過水解和配位共同作用，水熱法制得具有多層結構的SnO_x催化劑，該催化劑能將CO₂選擇性還原為HCOO^-，將其應用于水溶液中電催化還原CO₂轉化為甲酸鹽，具有優異的催化活性，該催化劑本身也具有良好的穩定性和耐久性，由此解決現有氧化錫催化劑在電催化還原CO₂時效率和穩定性不夠高的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種具有多層結構的SnOx催化劑的制備方法，包括如下步驟：