[发明专利]一种用于催化还原二氧化碳的铜箔电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于催化还原二氧化碳的铜箔电极，其中掺杂有镍、锌金属。本发明还公开了一种制备用于催化还原二氧化碳的铜箔电极的方法，包括：1）将铜箔在磷酸中浸泡清洗10~15分钟，用水将铜箔表面冲洗至中性，在空气气氛中300~450^oC煅烧2~3小时；2）将经步骤1）处理的铜箔置于0.1mol/L的碳酸氢钠中，‑0.9V下电化学还原1~1.5小时；3）将经步骤2）处理的铜箔沉没在含1mmol/L NiSO4和1mmol/L ZnSO4的电解质溶液中，‑1.2V下恒电位沉积25~30分钟，即得所述用于催化还原二氧化碳的铜箔电极。本发明通过简便的方法获得了对二氧化碳还原具有较好的催化活性的铜箔电极。

技术领域

本发明涉及二氧化碳催化还原技术领域，具体涉及一种用于催化还原二氧化碳的铜箔电极及其制备方法。

背景技术

化石燃料的过量消耗导致大气中CO₂的排放量日益增加，进而导致海平面上升和环境退化等环境问题。考虑到目前化石燃料的消耗依然不可避免，因此人们将研究重点放在CO₂的循环利用，如将CO₂转化成为可作为化石燃料替代品的有机质或液体燃料等清洁能源。近年来，光化学和电化学方法成为CO₂还原领域的研究热点。电化学方法由于其可在室温下进行CO₂还原，并适于大规模应用等优点，成为最有前途的CO₂还原方法。为了得到如CO、蚁酸、甲醇和乙醇等的不同还原产物，人们广泛研究了多种不同的电极材料。金属电极在碱性介质中可提供令人满意的电流密度，其中，金属铜与H₂、CO结合能力适中，对制备碳氢化合物具有较好的催化性能，因此在催化CO₂还原中具有较大潜力。目前对金属铜电极的研究主要集中在表面修饰、表面结构调控以及制备合金等方向。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能高效催化还原CO₂的铜箔电极，并提供一种该铜箔电极的制备方法。

技术方案：本发明提供一种用于催化还原二氧化碳的铜箔电极，该铜箔电极中掺杂有镍、锌金属。

上述用于催化还原二氧化碳的铜箔电极的方法，包括以下步骤：

1）将铜箔在磷酸中浸泡清洗10~15分钟，用水将铜箔表面冲洗至中性，在空气气氛中300~450^oC煅烧2~3小时；

2）将经步骤1）处理的铜箔置于0.1mol/L的碳酸氢钠中，-0.9V下电化学还原1~1.5小时；

3）将经步骤2）处理的铜箔沉没在含1mmol/L NiSO4和1mmol/L ZnSO4的电解质溶液中，-1.2V下恒电位沉积25~30分钟，即得用于催化还原二氧化碳的铜箔电极。

有益效果：本发明通过对铜箔进行氧化后再还原的处理，得到了具有较大粗糙度的铜箔，其暴露的活性位点多，同时进行了过渡金属镍、锌的沉积，得到了对二氧化碳还原具有较好的催化活性的铜箔电极。

具体实施方式

实施例1

一种用于催化还原二氧化碳的铜箔电极，其中掺杂有镍、锌金属。其制备方法包括以下步骤：

（1）将铜箔在磷酸中浸泡清洗10分钟，用水将铜箔表面冲洗至中性，在空气气氛中450^oC煅烧2小时；

（2）将经步骤（1）处理的铜箔置于0.1mol/L的碳酸氢钠中，-0.9V下电化学还原1.5小时；

（3）将经步骤（2）处理的铜箔沉没在含1mmol/L NiSO₄和1mmol/L ZnSO₄的电解质溶液中，-1.2V下恒电位沉积25分钟，即得用于催化还原二氧化碳的铜箔电极。