[发明专利]花状氧化铜的制备方法与光电催化还原CO2的方法

说明书

本发明提供了一种花状氧化铜的制备方法，包括以下步骤：A)将氧化剂、形貌控制剂、亲水基表面活性剂与碱性化合物在水中混合，得到初始溶液；所述形貌控制剂选自钨酸钠、钨酸钾、钼酸钠、尿素或乙二胺；B)将清洗后的铜浸入所述初始溶液中进行水热反应，得到花状氧化铜。本申请还提供了一种利用花状氧化铜作为电极光电催化还原CO₂的方法。本发明提供了一种以单质铜为铜源制备花状氧化铜的方法，以此方法制备的花状氧化铜无需额外成型处理，可直接作电极用于CO₂的光电催化还原。

技术领域

本发明涉及氧化铜催化剂的制备与应用技术领域，尤其涉及一种花状氧化铜的制备方法与一种光电催化还原CO₂的方法。

背景技术

氧化铜是一种p型半导体，作为一种常见而又重要的多功能无机材料，被人们广泛应用于生产生活中，如：磁性材料、光吸收、传感器、超导材料、催化剂和生物医药等领域。由于氧化铜的形貌和结构在很大程度上影响它的物理和化学性质，因此，合成可控形貌和结构的微纳米氧化铜已成为研究的热点和重点。氧化铜的制备方法有溶胶凝胶法、络合沉淀法、水热法、微乳液法，激光蒸凝法和电化学等方法。其中水热法制备成本低、粒子纯度高、分散性好、晶型好且可控制。目前，人们已经通过各种方法合成出了各种形貌的氧化铜纳米颗粒，比如：纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管、微球等；花状氧化铜却少有报道，未见以铜单质为铜源制备花状氧化铜的工艺。

目前，花状氧化铜制备采用的铜源大多为氯化铜、聚乙烯吡咯啉酮、硫酸铜和乙酸铜，上述铜源制备的花状氧化铜无法直接用做电极，需要进行成型处理，导致成本增加。因此，提供一种以单质铜作为铜源制备花状氧化铜的方法可使氧化铜用作电极光催化还原CO₂，且降低成本。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种花状氧化铜的制备方法，本申请制备的花状氧化铜可用作电极催化还原CO₂。

有鉴于此，本申请提供了一种花状氧化铜的制备方法，包括以下步骤：

A)将氧化剂、形貌控制剂、亲水基表面活性剂与碱性化合物在水中混合，得到初始溶液；所述形貌控制剂选自钨酸钠、钨酸钾、钼酸钠、尿素或乙二胺；

B)将清洗后的铜浸入所述初始溶液中进行水热反应，得到花状氧化铜。

优选的，所述氧化剂为(NH₄)₂S₂O₈、Na₂S₂O₈、K₂S₂O₈、K₂Cr₂O₇或KIO₃。

优选的，所述亲水基表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基磺酸钠。

优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠或氢氧化钾。

优选的，所述初始溶液中，所述氧化剂的浓度为0.03～0.5mol/L，所述形貌控制剂的浓度为0.01～0.15mol/L。

优选的，所述初始溶液中，所述碱性化合物的浓度为1～15mol/L，所述亲水基表面活性剂的浓度为0.01～0.15mol/L。

优选的，所述水热反应的时间为12h～36h。

优选的，所述铜为铜板或铜片。

本申请还提供了一种光电催化还原CO₂的方法，在含有碳酸氢根的电解液中，以上述方案所述的制备方法所制备的花状氧化铜作为工作电极，在光电条件下将CO₂进行催化还原。

优选的，所述电解液为碳酸氢钾或碳酸氢钠。