[發明專利]芯殼

有效

• 申請號: 201880009912.1
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN110267909B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 周南翰;瑞恩·麥肯尼;克里斯多夫·布魯克斯
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B11/052;B22F9/24;B22F1/16;B22F1/054;C25B3/26;C25B3/07;C25B3/03;C25B1/23;B82Y30/00;B82Y40/00;B01D53/62;B01D53/86
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本發明公開了多功能芯@殼納米顆粒(CSN)，其可用于電化學電池，具體地用作電催化劑材料。多功能CSN包含由一個或多個外殼所包圍的催化芯組件。還包括電化學電池電極和電化學電池以及它們的制備方法，該電化學電池電極和電化學電池將二氧化碳電化學轉化為例如有用的燃料(例如，合成燃料)或其他產物，并且包含多功能CSN。

相關申請的交叉引用

本專利申請要求2017年2月2日提交的美國臨時專利申請號62/453,877，和2018年2月1日提交的美國臨時專利申請號15/886,635的優先權，這些專利的公開內容全文以引用方式并入本文中。

技術領域

本公開整體涉及用于將二氧化碳轉化成有用產物的電化學電池。電化學電池包括具有提供高水平的催化活性、產物選擇性和穩定性的多功能芯@殼納米顆粒的電極，以及制備該電極的方法。

背景技術

當通電時還原二氧化碳的電化學體系提供有吸引力的電源選擇，因為它們不僅能夠抵消二氧化碳(主要溫室氣體)的排放，而且還能夠將二氧化碳轉化成燃料和其他有用的產物。然而，這種類型的電化學電池提出了主要的技術挑戰，諸如低催化活性，產物選擇性，以及用于這種類型的體系中的電極的穩定性等等。雖然已經研究了幾乎所有純金屬及其合金在二氧化碳還原中用作電催化劑，但目前不存在克服所有上述挑戰的電極材料。因此，本領域需要提供高水平的催化活性、產物選擇性和穩定性的電極材料。

發明內容

本公開整體涉及可用于電化學電池，具體地用作電催化劑材料的多功能芯@殼納米顆粒(CSN)。根據本公開的多功能CSN包含由一個或多個外殼所包圍的催化芯組件。本公開還整體涉及電化學電池電極和電化學電池，該電化學電池電極和電化學電池將二氧化碳電化學轉化為例如可用的燃料(例如，合成燃料)或其他產物，并且其包含本文所述的多功能CSN。

本公開還整體涉及制備本文所述的多功能CSN的方法。

本公開還整體涉及化學還原CO₂的方法。根據一些方面，該方法可包括提供電化學電池，該電化學電池包括陽極、陰極和液體電解質，其中陰極包含電催化組分，該電催化組分包含至少一種根據本公開的CSN；提供CO₂源；以及還原CO₂。

附圖說明

圖1a為示出根據本公開的各方面的CSN的示例性實心催化芯組件的剖面圖。

圖1b為示出根據本公開的各方面的具有涂層的CSN的示例性實心催化芯組件的剖面圖。

圖1c為示出根據本公開的各方面的CSN的示例性中空催化芯組件的剖面圖。

圖2為示出根據本公開的各方面的多功能CSN的剖面圖。

圖3a為示出根據本公開的各方面的具有完全地覆蓋催化芯組件的殼的多功能CSN的剖面圖。

圖3b為示出根據本公開的各方面的具有部分地覆蓋催化芯組件的殼的多功能CSN的剖面圖。

圖4為示出根據本公開的各方面的電化學電池的剖面圖。

圖5示出了緊接合成和分離后(“按原樣制得的”)，不具有殼的比較例1的分離的銅納米顆粒的XRD譜。

圖6示出了按原樣制得的和在暴露于空氣4天和9天之后，不具有殼的比較例1的分離的銅納米顆粒的堆疊XRD譜。

圖7示出了如本公開的一個方面合成的實驗例1的Cu-LaF3 CSN的XRD譜。

圖8示出了在暴露于空氣9天、16天和23天之后的實驗例1的Cu-LaF3 CSN的堆疊XRD譜。

圖9A和圖9B為按原樣制得的實驗例1的Cu-LaF3 CSN的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。