[發明專利]構筑多晶界面CuO用于電催化CO2

有效

• 申請號: 202210106511.6
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114438519B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 楊慧娟;嚴成;張衛華;李喜飛;王春冉;劉博華;王晶晶;李文斌
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C25B1/135
• 分類號: C25B1/135;C25B11/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

本發明公開了構筑多晶界面CuO用于電催化COsubgt;2/subgt;還原的制備方法，步驟1，稱取CuO粉和NaHCOsubgt;3/subgt;粉末進行球磨；步驟2，將球磨后的粉末溶解于無水乙醇中，然后進行固液分離，最后烘干；步驟3，將經步驟2得到的產物進行退火處理，得到催化劑；通過球磨的簡單方法，增加了CuO表面晶界數量，在電催化COsubgt;2/subgt;還原過程中，增強了對*CO中間體的吸附，促進C?C偶聯和后續加氫反應，從而提高C2產物的選擇性，提高C2產物的產量。

技術領域

本發明屬于催化劑制備領域，涉及構筑多晶界面CuO用于電催化CO₂還原的制備方法。

背景技術

電化學還原CO₂能夠將溫室氣體轉化為可用的低碳燃料，可有效緩解能源危機，改善全球氣候變暖等問題，因此在眾多新能源技術中脫穎而出。但CO2還原動力學緩慢，故開發高效催化劑十分必要。目前，眾多催化劑中，Cu是能夠還原CO₂生成碳氫產物的最有效催化劑。盡管Cu催化劑已取得了部分進展，但仍存在CO₂還原過電位較高、選擇性差、穩定性不足等問題。針對這些問題，已有大量研究從催化劑的晶體結構、電子構型、幾何形貌等多方面出發，對Cu基催化劑進行了優化，提高了產物選擇性。其中，在已有研究中，發現晶界能在電催化CO₂還原過程中，增強*CO中間體的吸附，從而促進C-C偶聯以及后續加氫反應，提高C2產物的法拉第效率。因此，本發明提供了一種簡單球磨的方法，構筑多晶界面CuO，利用晶界增強催化劑對*CO中間體的吸附，從而提高其C2產物選擇性。

發明內容

本發明的目的是提供構筑多晶界面CuO用于電催化CO₂還原的制備方法，通過簡單球磨CuO的方法，增加了CuO表面晶界數量，提高了CO₂還原過程中C2產物的選擇性，解決了CO₂還原過程中C2產物產量低的問題。

本發明所采用的技術方案是，構筑多晶界面CuO用于電催化CO₂還原的制備方法，具體按以下步驟實施：

步驟1，稱取CuO粉和NaHCO₃粉末進行球磨；

步驟2，將球磨后的粉末溶解于無水乙醇中，然后進行固液分離，最后烘干；

步驟3，將經步驟2得到的產物進行退火處理，得到催化劑。

本發明的特點還在于：

其中步驟1中CuO粉和NaHCO₃粉的質量比為4∶1；

其中步驟1中球磨的過程具體為：將CuO粉和NaHCO₃粉裝入氧化鋯球磨罐中，球磨8～10h，球磨時正反轉交替球磨，每30min交換一次方向，交換方向時中間間隔停歇30min；

其中球磨罐中大球和小球的數量比為1:3；

其中步驟2具體為將步驟1得到的混合粉末溶解在無水乙醇中，靜置30min～40min，然后抽濾進行固液分離，并且用去離子水交替洗滌2～3次，所得產物放在真空干燥箱中，60℃～65℃烘干；

其中步驟3中將步驟2得到的產物粉末放入管式爐中，在280℃～300℃，N₂氛圍下，進行退火90min～100min，收集產物，既得本發明的催化劑；

其中管式爐的升溫速度為2℃/min～3℃/min。

本發明的有益效果是：

本發明的構筑多晶界面CuO用于電催化CO₂還原的制備方法通過球磨的簡單方法，增加了CuO表面晶界數量，在電催化CO₂還原過程中，增強了對*CO中間體的吸附，促進C-C偶聯和后續加氫反應，從而提高C2產物的選擇性，提高C2產物的產量。