[發明專利]金屬摻雜鉍層狀氧化物的制備方法及其在電催化還原CO2

有效

• 申請號: 202010511805.8
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN113828300B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 段昊泓;栗振華;周華;郭新月;孔祥貴
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京化工大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;B01J23/68;B01J23/843;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/10;B01J32/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C25B3/07;C25B3/26;C25B11/091
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 曹素云;董永輝

1.一種金屬摻雜鉍層狀氧化物的制備方法，其特征在于，所述金屬摻雜鉍層狀氧化物用于作為電催化還原CO₂制甲酸的催化劑，制備方法包括：

采用鉍鹽制備鉍前驅體溶液，將導電基底在所述鉍前驅體溶液中浸泡1～5?h后干燥5～10?min，重復3～6次，得到修飾有氧化鉍種子層的導電基底；

采用鉍鹽和含有雜原子的化合物制備含雜原子的鉍前驅體溶液，將所述修飾有氧化鉍種子層的導電基底浸泡在所述含雜原子的鉍前驅體溶液中，通過在150～200?℃恒溫條件下水熱反應5～8?h，取出沖洗并在60℃～80?℃干燥即可在導電基底上合成具有蜂窩狀納米片陣列結構的金屬摻雜鉍層狀氧化物，且電催化還原CO₂制甲酸時，以該負載有金屬摻雜鉍層狀氧化物的導電基底作為陰極電極，其中，所述雜原子包括銀、金、銅、鉑、鈀、銠、錫、銥、釕、鈷、鎳、錳和鐵中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述鉍鹽包括硝酸鉍、氯化鉍和硫酸鉍中的一種或多種；

所述含有雜原子的化合物為含有雜原子的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述導電基底包括碳布、碳紙、泡沫鎳、鎳片、銅網、銅片、泡沫銅、鈦網、不銹鋼、鐵片和FTO導電玻璃中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述制備鉍前驅體溶液，包括：將0.01～0.05?mg/mL鉍鹽溶于1～10?mL乙二醇和/或1～10?mL的乙醇中，攪拌至透明得到所述鉍前驅體溶液。

5.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備含雜原子的鉍前驅體溶液，包括：將含雜原子的化合物和鉍鹽溶于10～50?mL乙二醇和/或10～50?mL乙醇中，攪拌得到所述含雜原子的鉍前驅體溶液。

6.一種金屬摻雜鉍層狀氧化物在電催化還原CO₂中的應用，所述金屬摻雜鉍層狀氧化物采用如權利要求1-5任一項所述的制備方法制備得到。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，包括：將導電基底負載所述金屬摻雜鉍層狀氧化物作為陰極，與陽極和電解質組裝電解池，通入CO₂，在陰極上電催化還原CO₂生成甲酸。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述電解質為固態電解質或液態電解質，其中，所述固態電解質為聚合物固態電解質或氧化物固態電解質；所述液態電解質包括氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鉀，碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸鈉和硫酸鉀中的一種或多種混合溶液。

9.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述陽極采用的析氧催化劑包括金屬銥/碳催化劑、金屬釕/碳催化劑、二氧化銥、二氧化釕、鎳鐵水滑石和氫氧化鎳中的一種或多種。