[发明专利]一种应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法

说明书

本发明属于化学催化技术领域，具体涉及一种应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法。首先，选择铜前驱体、镧前驱体、沉淀剂，用超纯水溶解、充分混合后加入至反应釜中；随后，通过水热技术，制备得到镧铜复合纳米材料混合物，经过后处理之后得到镧铜复合纳米材料。利用本发明的方法制备的镧铜纳米复合催化剂均匀分散于电极材料上，可应用于电催化二氧化碳反应中，表现出优异的催化活性和最大的原子使用效率。

技术领域

本发明属于化学催化技术领域，具体涉及一种应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法。

背景技术

高效的电化学二氧化碳转化为有价值的燃料和原料能够满足可再生电力的储存和减少温室气体排放的迫切需要。电催化二氧化碳至具有高需求工业材料——乙烯，花费了科研工作者的大量精力。现有研究表明，通过调整催化剂形貌、控制氧化态和引入掺杂剂，可以实现二氧化碳电化学还原反应达到较低的活化过电势并提高其法拉第效率。对于二氧化碳转化为乙烯，氧化铜催化剂通过抑制竞争反应，可以在狭窄的电压窗口中操作达到了60％的法拉第效率峰值。尽管催化剂的个别指标有所进步，但要达到极高的乙烯选择性，仍需要施加较大的负电压。此外，乙烯的选择性仍不能满足工业化要求。所以，目前迫切需要在较低的过电位下稳定和高选择性地生产乙烯，以实现可再生的电力动力燃料和原料的合成。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，其技术路线简单、具有普适性，具有优异的电化学还原二氧化碳至乙烯的催化转化选择性，也可推广作为诸如氧气还原反应等电催化剂。

本发明所提供的技术方案为：

一种应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，首先，选择铜前驱体、镧前驱体、沉淀剂，用超纯水溶解、充分混合后加入至反应釜中；随后，通过水热技术，制备得到镧铜复合纳米材料混合物，经过后处理之后得到镧铜复合纳米材料。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，铜前驱体为铜的硝酸盐及其水合物、铜的硫酸盐及其水合物、铜的氯化盐及其水合物中的一种。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，镧前驱体为镧的硝酸盐及其水合物、镧的硫酸盐及其水合物、镧的氯化盐及其水合物中的一种。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，沉淀剂为还原剂、碱、有机物中的一种。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，还原剂为抗坏血酸或水合肼，碱为氢氧化钠或氢氧化钾，有机物为尿素。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，水热技术是指：将反应釜放入烘箱进行加热，加热温度为180～220℃，保温24～48小时。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，后处理包括离心、干燥一系列提纯操作，离心是指：分别用超纯水、乙醇对镧铜复合纳米材料混合物反复进行离心洗涤干净，离心转速为离心转速为6000～8000rpm；干燥是指：使用烘箱对镧铜复合纳米材料混合物进行烘干操作，干燥温度为40～60℃，保温24～48小时。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，镧铜纳米复合催化剂应用于电催化二氧化碳还原至乙烯反应。

所述的应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法，镧铜纳米复合催化剂用于电催化二氧化碳还原至乙烯的法拉第转化效率为30％～40％。

本发明的设计思想是：