[發(fā)明專利]一種用于高效電還原二氧化碳合成多碳產(chǎn)物的銅釤雙相催化劑及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202310051189.6 | 申請(qǐng)日： | 2023-02-02 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN115961304A | 公開（公告）日： | 2023-04-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉霽媛;朱慶宮;韓布興;李鵬松;畢佳慧 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所 |
| 主分類號(hào)： | C25B11/04 | 分類號(hào)： | C25B11/04;C25B3/07 |
| 代理公司： | 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245 | 代理人： | 王春霞 |
| 地址： | 100190 *** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 高效 還原 二氧化碳 合成 產(chǎn)物 銅釤雙相 催化劑 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種用于高效電還原二氧化碳合成多碳產(chǎn)物的銅釤雙相催化劑及其制備方法。所述釤雙相催化劑為氧化銅和銅釤氧化物的復(fù)合材料，銅釤氧化物為銅釤摩爾比為1或0.5的氧化物或二者的混合物；銅釤雙相催化劑中，銅與釤的摩爾比不大于39。本發(fā)明銅釤雙相催化劑能夠用于電催化二氧化碳還原制備多碳產(chǎn)物，其中，所述銅釤雙相催化劑作為陰極材料，能夠促進(jìn)碳碳耦聯(lián)，提高多碳產(chǎn)物的選擇性。本發(fā)明設(shè)計(jì)銅釤雙相催化材料，通過引入第二金屬釤，調(diào)節(jié)催化劑中金屬與金屬，金屬與載體以及金屬與反應(yīng)中間體的相互作用，從而提高反應(yīng)活性及目標(biāo)產(chǎn)物選擇性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于高效電還原二氧化碳合成多碳產(chǎn)物的銅釤雙相催化劑及其制備方法，屬于電化學(xué)催化領(lǐng)域。
背景技術(shù)
電化學(xué)二氧化碳還原可以有效地利用可再生的能源將二氧化碳轉(zhuǎn)化為具有高附加值的化學(xué)品，有助于緩解全球變暖的壓力和不可再生能源的短缺，并且由于其綠色可持續(xù)發(fā)展性而受到人們的廣泛關(guān)注。利用二氧化碳的電化學(xué)催化從而應(yīng)對(duì)不可再生能源的轉(zhuǎn)化再生，成為解決當(dāng)前能源和資源短缺的解決方法之一。然而，在二氧化碳的轉(zhuǎn)化過程中，始終面臨著轉(zhuǎn)化效率低，選擇性差等問題，這極大地限制著二氧化碳價(jià)值的提升和選擇性轉(zhuǎn)化能力的提高。
在二氧化碳還原生成的各種產(chǎn)品中，碳碳耦合和加氫途徑是二氧化碳價(jià)值提升的重要途徑，然而，由于氫離子還原到氫氣的反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生在二氧化碳還原所需要的點(diǎn)位附近，使得這兩個(gè)反應(yīng)經(jīng)常共存并產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，難以控制，導(dǎo)致復(fù)雜產(chǎn)物和生產(chǎn)價(jià)值的受損。因此，設(shè)計(jì)合適的催化劑控制反應(yīng)途徑成為人們期待的解決方法之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于高效電還原二氧化碳合成多碳產(chǎn)物的銅釤雙相催化劑，其中氧化銅和銅釤氧化物均勻分布，表現(xiàn)出較高的活性和優(yōu)越的性能。
本發(fā)明提供的銅釤雙相催化劑為氧化銅和銅釤氧化物的復(fù)合材料；
其中，所述銅釤氧化物為銅釤摩爾比為1或0.5的氧化物或二者的混合物；優(yōu)選銅釤摩爾比為0.5的氧化物。
所述銅釤雙相催化劑中，銅與釤的摩爾比不大于39，優(yōu)選1.5、2、4、9、19和39中任意值或其中的任意兩個(gè)值組成的范圍值，更優(yōu)選2～19、4～19、9～19或9。
銅、釤和氧在所述銅釤雙相催化劑中均勻分布。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了所述銅釤雙相催化劑的制備方法，包括如下步驟：
S1、配制硝酸銅和硝酸釤的水溶液；
其中，優(yōu)選三水硝酸銅、六水硝酸釤；
S2、配制碳酸銨和氫氧化鉀的水溶液，組為沉淀劑溶液；
所述碳酸銨與所述氫氧化鉀的摩爾比為1～2.33；
S3、將所述沉淀劑溶液加入至步驟S1中所述水溶液中，經(jīng)沉淀得到固體混合物，離心、洗滌后研磨得到粉末；
可采用水和乙醇進(jìn)行洗滌；
S4、將所述粉末依次在流動(dòng)空氣和氫氣/氬氣氣氛中焙燒；
S5、將經(jīng)步驟S4處理的粉末在靜態(tài)空氣中進(jìn)行煅燒即得。
上述的制備方法中，步驟S3之前，將步驟S1中所述水溶液攪拌20～40min后預(yù)熱至50～70℃；
步驟S3中，將所述沉淀劑溶液滴加至所述水溶液中，攪拌后升溫至75～85℃保持2～4h。
上述的制備方法中，步驟S4中，在所述流動(dòng)空氣中焙燒的條件如下：
溫度為300～400℃，升溫速率為5℃/min，2～4h；
在所述氫氣/氬氣氣氛中焙燒的條件如下：
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