[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112522731B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉敏;林翌陽;傅俊偉;劉康
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: C25B3/03
• 分類號: C25B3/03;C25B3/26;C25B11/091
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于化學(xué)催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法。首先，選擇銅前驅(qū)體、鑭前驅(qū)體、沉淀劑，用超純水溶解、充分混合后加入至反應(yīng)釜中；隨后，通過水熱技術(shù)，制備得到鑭銅復(fù)合納米材料混合物，經(jīng)過后處理之后得到鑭銅復(fù)合納米材料。利用本發(fā)明的方法制備的鑭銅納米復(fù)合催化劑均勻分散于電極材料上，可應(yīng)用于電催化二氧化碳反應(yīng)中，表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和最大的原子使用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

高效的電化學(xué)二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價值的燃料和原料能夠滿足可再生電力的儲存和減少溫室氣體排放的迫切需要。電催化二氧化碳至具有高需求工業(yè)材料——乙烯，花費了科研工作者的大量精力。現(xiàn)有研究表明，通過調(diào)整催化劑形貌、控制氧化態(tài)和引入摻雜劑，可以實現(xiàn)二氧化碳電化學(xué)還原反應(yīng)達(dá)到較低的活化過電勢并提高其法拉第效率。對于二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙烯，氧化銅催化劑通過抑制競爭反應(yīng)，可以在狹窄的電壓窗口中操作達(dá)到了60％的法拉第效率峰值。盡管催化劑的個別指標(biāo)有所進(jìn)步，但要達(dá)到極高的乙烯選擇性，仍需要施加較大的負(fù)電壓。此外，乙烯的選擇性仍不能滿足工業(yè)化要求。所以，目前迫切需要在較低的過電位下穩(wěn)定和高選擇性地生產(chǎn)乙烯，以實現(xiàn)可再生的電力動力燃料和原料的合成。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，其技術(shù)路線簡單、具有普適性，具有優(yōu)異的電化學(xué)還原二氧化碳至乙烯的催化轉(zhuǎn)化選擇性，也可推廣作為諸如氧氣還原反應(yīng)等電催化劑。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，首先，選擇銅前驅(qū)體、鑭前驅(qū)體、沉淀劑，用超純水溶解、充分混合后加入至反應(yīng)釜中；隨后，通過水熱技術(shù)，制備得到鑭銅復(fù)合納米材料混合物，經(jīng)過后處理之后得到鑭銅復(fù)合納米材料。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，銅前驅(qū)體為銅的硝酸鹽及其水合物、銅的硫酸鹽及其水合物、銅的氯化鹽及其水合物中的一種。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，鑭前驅(qū)體為鑭的硝酸鹽及其水合物、鑭的硫酸鹽及其水合物、鑭的氯化鹽及其水合物中的一種。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，沉淀劑為還原劑、堿、有機物中的一種。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，還原劑為抗壞血酸或水合肼，堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，有機物為尿素。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，水熱技術(shù)是指：將反應(yīng)釜放入烘箱進(jìn)行加熱，加熱溫度為180～220℃，保溫24～48小時。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，后處理包括離心、干燥一系列提純操作，離心是指：分別用超純水、乙醇對鑭銅復(fù)合納米材料混合物反復(fù)進(jìn)行離心洗滌干凈，離心轉(zhuǎn)速為離心轉(zhuǎn)速為6000～8000rpm；干燥是指：使用烘箱對鑭銅復(fù)合納米材料混合物進(jìn)行烘干操作，干燥溫度為40～60℃，保溫24～48小時。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，鑭銅納米復(fù)合催化劑應(yīng)用于電催化二氧化碳還原至乙烯反應(yīng)。

所述的應(yīng)用于高效二氧化碳還原反應(yīng)生成乙烯的鑭銅納米復(fù)合催化劑的制備方法，鑭銅納米復(fù)合催化劑用于電催化二氧化碳還原至乙烯的法拉第轉(zhuǎn)化效率為30％～40％。

本發(fā)明的設(shè)計思想是：