[發明專利]一種具有疏水性的碳包覆銅微球及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011079128.3
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112301368B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 楊化桂;張馨予;劉鵬飛;袁海洋;毛芳欣;楊曉華
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C25B3/03
• 分類號: C25B3/03;C25B3/26;C25B11/091;C25B11/065;C25B11/052
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 顧蘭芳

1.一種具有疏水性的碳包覆銅微球，其特征在于，所述碳包覆銅微球是多層核殼結構的復合微球Cu_xO@C，該復合微球顆粒尺寸在1微米，該復合微球內部為具有核殼結構的金屬銅/氧化亞銅復合物，該復合微球外層包覆厚度為50納米的碳層，其組裝的電極與水的接觸角為148.2°。

2.一種具有疏水性的碳包覆銅微球的制備方法，采用三水合硝酸銅作為銅源、殼聚糖作為還原劑和碳源、聚乙烯吡咯烷酮作為形貌控制劑，通過水熱法制備具有疏水性的多層核殼結構的復合微球Cu_xO@C；包括如下步驟：

(1)將0.2～0.6g三水合硝酸銅和0.3～0.9g聚乙烯吡咯烷酮分別溶解于5～30mL和10～60mL乙二醇中；隨后在劇烈攪拌的條件下將硝酸銅溶液緩慢滴入聚乙烯吡咯烷酮溶液中，最后加入0.2～0.6g殼聚糖；將溶液轉移到聚四氟乙烯內襯的鋼套內，在烘箱中150～210℃條件下水熱1～4個小時；

(2)自然冷卻至室溫以后，用去離子水和乙醇分別離心清洗，置于60℃真空烘箱中烘干，得到具有疏水性的多層核殼結構Cu_xO@C復合微球，顆粒尺寸在1微米，內部為具有核殼結構的金屬銅/氧化亞銅復合物，外層包覆厚度為50納米的碳層，其組裝的電極與水的接觸角為148.2°。

3.一種如權利要求1所述的具有疏水性的碳包覆銅微球的應用，其特征在于，所述疏水性的碳包覆銅微球作為催化劑用于電催化還原CO₂制CH₄。

4.根據權利要求3所述的應用，其特征在于，應用方法如下：以CO₂飽和的0.1M KHCO₃溶液作為電解液，以負載具有疏水性的多層核殼結構Cu_xO@C復合微球的玻碳電極Cu_xO@C/GC作為工作電極、銀/氯化銀電極作為參比電極、鉑網作為對電極，測試溫度為10～30℃；當施加電壓為-1.6V vs.RHE時，電流密度-43～-55mA cm^-2，產CH₄的法拉第效率達到79～84％。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，在CO₂飽和的0.1M KHCO₃溶液中，當施加電壓為-1.3～-1.4V vs.RHE時，電流密度可達到-20～-33mA cm^-2，產CH₄的法拉第效率達到55～72％；當施加電壓為-1.6～-1.7V vs.RHE時，電流密度-43～-60mA cm^-2，產CH₄的法拉第效率達到73～84％。