[发明专利]铜铅复合金属作为电极用于二氧化碳的电化学还原反应制备甲酸的方法

说明书

本发明提供了一种铜铅复合金属催化剂的制备方法与铜铅复合金属催化剂的用途，本发明的制备方法将离子液体溶于去离子水中，搅拌均匀制备出离子液体水溶液，用盐酸调节pH后，再在所得溶液中加入硝酸铅得到离子液体和硝酸铅混合溶液，接着通入电流在基底上进行恒电流沉积，反应结束后将沉积样品洗涤并吹干，得到铜铅复合金属催化剂。本发明的铜铅复合金属催化剂的制备方法，工艺简单、便于操作、条件温和，且利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，特别涉及一种铜铅复合金属催化剂的制备方法，同时，本发明也涉及该铜铅复合金属催化剂在二氧化碳的电化学还原反应中的应用。

背景技术

一直以来，经济发展所带来的环境问题不断加剧，其中作为主要温室气体的二氧化碳的排放是受到关注最多的问题之一，由二氧化碳排放所引起的全球变暖已经成为最重要的环境问题，其不仅威胁到国家经济，也威胁到全球环境，而亟待解决。

2019年3月IEA做出了全球二氧化碳排放的相关报告，该报告称2018年全球能源消耗产生的二氧化碳排放总量增加了1.7%（约5.61亿吨，相当于全球国际航空排放的总量），达到了历史最高排放量。我国正目前正处于经济高速、高质量发展的阶段，虽然国家正在严格控制二氧化碳排放量，但由于国际形势所趋，二氧化碳排放量依然较大。

考虑到二氧化碳的经济性和可获得性，因而可将其视为性价比较高的碳资源，所以如何有效利用二氧化碳成为解决现阶段全球变暖问题的重要环节，通过对二氧化碳的充分利用，不仅能够节约能源、降低碳排放，还能够为社会创造经济价值。

由于二氧化碳的化学性质非常稳定，反应只有在特定的条件下才能发生，因而给二氧化碳的利用带来了一定的困难，而电化学还原技术的发展为解决这一问题提供了较好的思路。通过电化学还原技术，可以借助太阳能、风能等清洁能源提供的电能，进而将二氧化碳转化为有价值的化学品和甲醇、甲酸等含碳燃料。同时，其反应过程也具有可控性，可通过改变电解液溶液的种类、电极的种类以及应用电势等条件，从而调控整个电化学还原反应的进行，以选择性的生成某一特定的高价值产品。

目前，在二氧化碳电化学还原技术利用中，对于电解液的研究已经比较深入，但对于电极方面，许多单金属电极应用于二氧化碳电化学还原时，反应所需的过电势较高，而不利于工业化生产。因此，开发新型的具有高催化活性，并且性能稳定的二氧化碳电化学还原催化剂意义重大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种铜铅复合金属催化剂的制备方法，以能够获得适于二氧化碳电化学还原反应的催化剂。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种铜铅复合金属催化剂的制备方法，该方法包括如下的步骤：

s1. 将离子液体溶于去离子水中制得离子液体水溶液A；

s2. 将溶液A的pH调节至1~6，再向溶液A中加入硝酸铅，搅拌均匀得到离子液体和硝酸铅的混合溶液B；

s3. 通入电流将所述混合溶液B在基底上进行恒电流沉积反应，反应结束后，将沉积样品洗涤并吹干，得到铜铅复合金属催化剂；

其中，所述离子液体为1-丙基-3-甲基咪唑溴盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-胺乙基-3-甲基咪唑溴盐中的一种。

进一步的，步骤s1中，所述离子液体水溶液A的浓度为0.005~0.05 mol/L。

进一步的，步骤s1中，所述离子液体水溶液A的浓度为0.01~0.025 mol/L。

进一步的，步骤s2中为在搅拌下向溶液A中加入盐酸调节溶液A的pH。

进一步的，步骤s2中，所述盐酸为浓盐酸。

进一步的，步骤s2中为将溶液A的pH调节至1~3。