[發明專利]一種Cu(I)單位點固體催化劑及其制備辦法和應用

在審

• 申請號: 202310467612.0
• 申請日: 2023-04-27
• 公開（公告）號: CN116459858A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 李健;杜明昊;王珂;仲崇立;黃宏亮;俞鑫淼
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J31/18;B01J35/00;B01J37/08;C01B32/40
• 代理公司: 濟南龍瑞知識產權代理有限公司 37272
• 代理人: 白彥

本發明本發明涉及光催化技術領域，具體涉及一種Cu(I)單位點固體催化劑及其制備方法和應用，包括步驟：（1）按比例稱量相應質量的氯化亞銅和三聚氰胺：（2）將稱量好的藥品充分研磨后，在295℃氬氣氣氛下進行程序升溫加熱反應。通過該方法合成的單位點固體催化劑具有良好光催化還原CO₂的性能，在可見光光源為300W以三乙醇胺和乙腈作為犧牲劑的條件下，Cu?SSCs光催化還原CO₂生成CO的產率為32.3μmol?g^?1?h^?1。

技術領域

本發明涉及光催化技術領域，具體涉及一種Cu(I)單位點固體催化劑及其制備辦法和應用。

背景技術

為應對全球能源危機和環境壓力，太陽能因其普遍性、可負擔性和可持續性受到廣泛的研究關注。經過巨大的努力，許多太陽能技術已經開發出來并在各個領域顯示出巨大的應用潛力，例如儲能、空氣凈化、水修復等等。特別地，光催化因為具有低能耗和高光利用效率被認為是一種理想的綠色化學技術。因此，科研工作者不斷尋求高活性光催化劑以滿足工業需求。

單位點催化劑（Single-site?Catalysts，簡稱SSCs），是一種獨特的實現在原子尺度上分散活性位點的多相催化劑。原則上，SSCs在表面提供100%的金屬分散，從而最大限度地利用金屬，這是開發高效、低成本多相催化劑的特殊和理想的特點。此外將單原子金屬中心與主體材料巧妙配對的巨大可能性，以及對其局部配位環境的精細控制，為實現許多高效的SSCs提供了巨大的潛力。作為均相催化之間的橋梁，具有均相催化劑的優點，包括活性位點的均勻性和與配體的可調相互作用，同時繼承了作為多相催化劑的高耐久性和優良的回收性的特點。SSCs為我們提供了巨大的機會，以開發具有競爭性活性和選擇性的高效非均相催化劑。

隨著科技的高速發展，CO₂等溫室氣體被大量排放到空氣中，導致全球氣候變暖，海平面上升，地球極端天氣災害頻發等一系列嚴重不利影響。將CO₂還原為增值化學品和燃料可以緩解全球能源和環境問題。因此，研究一種用于光催化還原CO₂的單位點催化劑十分重要。

發明內容

為解決上述問題，本發明的一個目的是提供一種Cu(I)單位點固體催化劑。

為實現上述目的，本發明具體采用如下技術方案：

所述Cu(I)單位點固體催化劑通過將氯化亞銅固體和三聚氰胺固體在管式爐中加熱進行固態反應制備，其中Cu以一價的形式存在于催化劑中，所述催化劑具有Cu(I)高度分散的活性位點。

本發明還提供了一種Cu(I)單位點固體催化劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）稱量

使用電子天平準確稱量氯化亞銅固體和三聚氰胺固體，所述氯化亞銅和三聚氰胺的摩爾比為3:4；

（2）研磨

將稱量好的氯化亞銅固體和三聚氰胺固體分別放入研缽中，進行充分研磨，直至兩種粉末混合均勻；

（3）制備單位點固體催化劑

（3-1）將研磨好的固體粉末放入管式爐中，持續通入氬氣30~40min，排凈裝置中的空氣；

（3-2）待排凈空氣后，繼續通入氬氣并緩慢加熱裝置，按照如下程序進行反應：

1.?室溫升溫80min至100℃并在100℃下保溫3h；

2.?100℃升溫30min至130℃并在130℃下保溫30min

3.?130℃升溫165min至295℃并在295℃下保溫6h

待反應完成后，停止加熱，使催化劑隨爐冷卻至室溫。