[發明專利]一種在rGO上生長的氧化銦納米催化劑、其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910333775.3
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110215916B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 張志榮;曾杰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J23/08
• 分類號: B01J23/08;C25B3/07;C25B3/26;C25B11/091
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供一種在rGO上生長的In₂O₃納米催化劑、其制備方法及其應用，催化劑包括還原氧化石墨烯納米片及復合在還原氧化石墨烯納米片表面的In₂O₃納米帶。該催化劑以In₂O₃納米帶原位、均勻地生長在rGO納米片襯底上，既實現了異相結構，使催化劑易于從反應體系中分離收集再利用，又能基于二維材料具有的高效原子利用率與襯底較強的耦合作用，使其在催化二氧化碳電還原反應中具有較高催化活性。催化劑在二氧化碳電還原反應中，在?0.7V以后，對甲酸和一氧化碳的選擇性超過90％；在?1.2V下對甲酸選擇性高達84.6％。在?1.2V下工作10h后，仍保留初始活性，表明其在長時間催化反應后仍可重復利用。

技術領域

本發明屬于銦基催化劑技術領域，尤其涉及一種在rGO上生長的In₂O₃納米催化劑、其制備方法及其應用。

背景技術

近年來，隨著能源危機和環境污染加劇，利用含碳無機物通過電化學反應制備小分子有機物的技術受到了廣泛的關注。如何進行安全，高效的反應是該領域研究的重點。二氧化碳具有室溫穩定性和良好的水溶性，是理想的反應原料。二氧化碳電還原的反應所需電壓較低，產物為一氧化碳、羧酸、低碳烴醇等有利用價值的物質，可通過使用不同的催化劑或改變還原電壓等條件來控制主要產物，以滿足不同的需求。

傳統的銦基催化劑由于尺寸過大、原子利用率低、對二氧化碳吸附弱等因素，催化活性較差，難以進行商業化推廣。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種在rGO上生長的In₂O₃納米催化劑、其制備方法及其應用，該催化劑在催化二氧化碳電還原反應中具有很高的催化活性。

本發明提供了一種在rGO上生長的In₂O₃納米催化劑，包括還原氧化石墨烯納米片及復合在所述還原氧化石墨烯納米片表面的In₂O₃納米帶。

優選地，所述In₂O₃納米帶和還原氧化石墨烯納米片的質量比為3～5:2～4。

本發明提供了一種上述技術方案所述在rGO上生長的In₂O₃納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將油酸鈉、四水合三氯化銦和還原氧化石墨烯納米片分散在去離子水中，攪拌均勻，得到混合液；

將所述混合液水熱反應，得到的反應產物進行洗滌和干燥，得到在rGO上生長的In(OH)₃納米帶；

將在rGO上生長的In(OH)₃納米帶燒結，得到在rGO上生長的In₂O₃納米催化劑。

優選地，所述還原氧化石墨烯納米片與油酸鈉、四水合三氯化銦、去離子水的質量體積比為(75～85)mg：(260～290)mg：(85～95)mg：(35～45)mL。

優選地，所述攪拌的時間為25～35min。

優選地，所述水熱反應的溫度為140～160℃，水熱反應的時間為2.5～3.5h。

優選地，所述燒結的溫度為380～420℃；燒結的時間為4～6min。

優選地，所述洗滌的過程包括：

將反應產物離心，離心分離所得產物用極性溶劑超聲洗滌，再次進行離心分離和超聲洗滌，每次超聲洗滌的時間為1～2min，每次離心分離的轉速為7000～8000rpm，每次離心分離的時間為5～7min。