[发明专利]碳载钯锡纳米合金催化剂的制备及其在二氧化碳电催化还原中的应用

说明书

本发明提供一种碳载钯锡纳米合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）取钯源和锡源，加入载体碳进行第一次混合；2）再加入稳定剂和还原剂进行第二次混合后分离，取固体产物进行洗涤、干燥，即得所需的催化剂。本发明进一步提供了由上述方法制备的一种碳载钯锡纳米合金催化剂及其在二氧化碳电催化还原中的应用。本发明提供的一种碳载钯锡纳米合金催化剂的制备及其在二氧化碳电催化还原中的应用，制备的催化剂具有良好的电催化活性，高选择性，重现性高且有良好的稳定性等优点，具有极高的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种碳载钯锡纳米合金催化剂的制备及其在二氧化碳电催化还原中的应用。

背景技术

自从1870年以来，至今对CO₂的还原方法有了不同程度的研究，如催化加氢还原法，放射还原，光化学还原，热化学还原，电化学还原和光电化学还原等。虽然许多CO₂的转化固定过程都是可能实现的，但是如何获得CO₂还原所要的氢源以及在尽可能低的能耗下实现CO₂的转化？这是CO₂处理技术中需要深刻思考的难题。传统还原方法(催化共聚、高温非均相与均相催化氢化作用等)中的氢仍来源于化石资源，整个CO₂处理过程的实际意义不大。而光催化还原，电催化还原，光电共催化还原等方法还原CO₂的氢来源于水，是性能优异的高级催化还原CO₂处理技术，是洁净、环境友好型再生新能源方法。其中，电催化还原是最简单有效的方法。

在电还原CO₂方面的研究，研究者主要研究热点集中在电极的材料和电解质的性能改进上。最初，电化学工作电极大部分采用金属材料电极(如Hg，Pb，Au，Cd，In，Zn，Sn)，目前，工作电极的研究发展主要集中于各种金属和金属氧化物作载体所制备的修饰电极上。现如今主要的研究方向是利用CO₂的电还原制取CO，CH₄，C₂H₄，HCOOH，CH₃OH，HCHO以及酯类有机物。随着纳米材料的研究和进展，结合金属材料以及纳米材料的特性，纳米合金催化剂在二氧化碳电催化转化生成甲酸的反应中具有比较好的研究前景。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种碳载钯锡纳米合金催化剂的制备及其在二氧化碳电催化还原中的应用，通过制备一种碳载钯锡纳米合金催化剂用于解决现有技术中二氧化碳电催化转化生成甲酸的反应中甲酸选择性低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种碳载钯锡纳米合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)取钯源和锡源，加入载体碳进行第一次混合；

2)再加入稳定剂和还原剂进行第二次混合后分离，取固体产物进行洗涤、干燥，即得所需的催化剂。

优选地，在步骤1)中，所述钯源选自钯的无机盐或钯的有机盐中的一种或两种。

更优选地，所述钯源选自乙酸钯、氯化钯、硝酸钯、氢氧化钯中的一种或多种。

优选地，在步骤1)中，所述锡源选自锡的无机盐或锡的有机盐中的一种或两种。

更优选地，所述锡源选自草酸亚锡、氯化亚锡、氯化锡、碘化锡、乙酸锡中的一种或多种。

优选地，在步骤1)中，所述钯源中的Pd元素与锡源中的Sn元素加入的摩尔之比为1:30-30:1。

更优选地，所述钯源中的Pd元素与锡源中的Sn元素加入的摩尔之比为1:10-10:1。

优选地，在步骤1)中，所述载体碳选自活性炭、纳米碳管、导电炭黑、石墨烯中的一种。