[发明专利]电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂及其催化剂的制备方法

权利要求书

1.电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂，其特征在于：所述的催化剂为一种铜氮共掺杂纳米碳材料。

2.根据权利要求1所述的电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂，其特征在于：所述铜氮共掺杂纳米碳材料包括ZIF-8、CuCl₂·2H₂O、KOH，其质量比为：100～300mg：10～20mg：10～20mg。

3.权利要求1所述的电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂的制备方法，其特征在于：其操作步骤包括：将100-300mg的ZIF-8超声分散在40mL的甲醇溶液中得到ZIF-8甲醇溶液，再将10-20mg CuCl₂·2H₂O溶解于10mL的甲醇溶液中后得到CuCl₂·2H₂O甲醇溶液，将CuCl₂·2H₂O甲醇溶液缓慢加入到ZIF-8甲醇溶液中，将两者在常温下混合搅拌12h，得到CuCl₂@ZIF-8甲醇溶液；

将得到的CuCl₂@ZIF-8甲醇溶液离心洗涤一次并真空干燥，即可得到催化剂前驱体CuCl₂@ZIF-8复合材料；将CuCl₂@ZIF-8复合材料继续超声分散在40mL的甲醇溶液中得到CuCl₂@ZIF-8复合材料甲醇溶液；

另取10-20mg的KOH溶解于10mL的甲醇溶液中得到KOH甲醇溶液，再将得到的KOH甲醇溶液缓慢加入到CuCl₂@ZIF-8复合材料甲醇溶液中，常温下搅拌12h，得到Cu(OH)₂@ZIF-8甲醇溶液；

将得到的Cu(OH)₂@ZIF-8甲醇溶液离心洗涤三次并真空干燥后在200℃下活化1h得到前驱体Cu(OH)₂@ZIF-8复合材料；在惰性氮气1000℃下碳化前驱体Cu(OH)₂@ZIF-8复合材料，制得了中空结构的C-Cu(OH)₂@ZIF-1000纳米碳材料。

4.如权利要求1、2、3所述的电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂及其制备方法，其特征在于，所述常温的温度为25～30℃，所述甲醇溶液为分析纯。

5.根据权利要求1、2、3所述的电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂及其制备方法，其特征在于，所述铜氮共掺杂纳米碳材料催化剂中铜占所述混合物总摩尔量的5％-10％。

6.根据权利要求1、2、3所述的电化学还原二氧化碳为一氧化碳的中空结构催化剂及其制备方法，其特征在于，所述铜氮共掺杂纳米碳材料催化剂的粒径为40-70纳米。

7.一种负载有二氧化碳电化学还原催化剂的工作电极，其特征在于，所述的工作电极的尺寸为0.5cm×0.5cm，其上负载的二氧化碳电化学还原催化剂的重量为10～20mg。

8.如权利要求7中所述的一种负载有二氧化碳电化学还原催化剂的工作电极的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将催化剂C-Cu(OH)₂@ZIF-1000分散到0.95mL乙醇溶液中得到C-Cu(OH)₂@ZIF-1000乙醇溶液，在C-Cu(OH)₂@ZIF-1000乙醇溶液中加入50μL 5wt.％Nafion溶液，超声分散30min；将所得的混合溶液涂覆到工作电极上；将涂覆有混合溶液的工作电极自然干后，得到负载有二氧化碳电化学还原催化剂的工作电极。

9.根据权利要求8所述的一种负载有二氧化碳电化学还原催化剂的工作电极的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为去离子水或乙醇。

10.如权利要求7中所述的一种的负载有二氧化碳电化学还原催化剂的工作电极的制备方法，其特征在于，所述的工作电极上铜氮共掺杂纳米碳材料催化剂的负载量为0.1-0.5mg/cm²。