[发明专利]表面金属铜修饰氯化亚铜/泡沫镍复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于电化学技术领域，涉及氯化亚铜/泡沫镍复合材料的制备，尤其涉及表面金属铜修饰氯化亚铜/泡沫镍复合材料的制备方法及其应用。本发明所述制备方法，将剪裁好的泡沫镍NF分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声处理，然后浸泡在去离子水中待用；将氯化铜溶解于去离子水中并将其低温保存30min，再将洗好的NF放入静置2h，取出用去离子水与无水乙醇清洗，常温下干燥得到CuCl/NF；再将CuCl/NF通过10%H₂/Ar混合气150℃～300℃煅烧0.5h～1.5 h即得。本发明操作简单易行、反应时间短、原料廉价易得、无毒、原料廉价易得、无毒、符合环境友好要求。所制备的Cu@CuCl/NF复合材料电极用作电化学还原溶液中CO₂时，显示出优异的电化学活性和稳定性，适于工业化。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，涉及氯化亚铜/泡沫镍（CuCl/NF）复合材料的制备方法，尤其涉及表面金属铜修饰氯化亚铜/泡沫镍（Cu@CuCl/NF）复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

化石燃料燃烧时产生的大量温室气体CO₂已经严重破坏了生态环境，如何减少大气中CO₂含量已经成为现阶段重要课题。近年来，电催化领域受到研究者的广泛关注，通过电化学还原CO₂生成人类需要的燃料，这是一个非常有吸引力的想法。但是电化学还原CO₂常伴随竞争反应，即析氢反应（HER）的进行，特别是在以水溶液为电解液的体系中，为了有效克服竞争反应，对电催剂开展了大量的研究。

迄今，在用于电化学还原CO₂的催化剂中，金属Cu是被研究最广泛的一种。因为金属Cu是在液态电解质中唯一可以将CO₂还原为多种烃类，如：甲烷、乙烯等产物的金属单质。但是其相对较低的活性和电流密度、较高的过电位、快速失活以及较差的产物选择性，都不可避免地限制了这类材料的实际应用。

近年来，为了提高Cu基电催化剂的性能，许多修饰该类催化剂的方法相继产生，如：氧化处理、将体相电极纳米化、电沉积、调控电极表面形态及粗糙度等；其中调控电极表面形态及粗糙度是一种简单易行的方法，能够有效提高其电流效率。迄今为止，尚未发现对CuCl/NF材料采用煅烧法，通过调控煅烧温度，原位还原得到Cu@CuCl/NF复合材料电极的报道。

发明内容

本发明的目的在于公开了一种表面金属铜修饰氯化亚铜/泡沫镍（Cu@CuCl/NF）复合材料电极的制备方法。

技术方案；

一种表面金属铜修饰氯化亚铜/泡沫镍复合材料的制备方法，包括如下步骤：

A、将剪裁好的泡沫镍（NF）先后用丙酮和无水乙醇超声30min，再以去离子水超声3次，浸泡在去离子水中待用；

B、以去离子水配制质量浓度为7.5～9.5 %的CuCl₂溶液，即溶液A，低温静置30min，优选质量浓度为8.5 %的CuCl₂溶液；

C、将预处理后的泡沫镍（NF）置于溶液A中低温静置2h后，取出泡沫镍（NF），用去离子水及无水乙醇分别浸泡三次，常温干燥得到CuCl/NF；

D、将CuCl/NF置于半封闭的瓷舟中并转移至程序升温管式炉内，通入10 % H₂/Ar混合气于150℃～300℃煅烧0.5h～1.5h，得到Cu@CuCl/NF复合材料，优选200 ℃煅烧1 h。

本发明较优公开例中，步骤Ａ所述剪裁好的NF尺寸为1 cm×1 cm；NF在去离子水中超声的时间为20min/次。

本发明较优公开例中，步骤B所述低温为5 ℃。

本发明较优公开例中，步骤C所述低温为5 ℃。