[发明专利]一种用于CO2

权利要求书

1.一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂，其特征在于，该催化剂以金属铜为主体，通过等离子体增强气相化学沉积法制造高表面能的阶梯状位点，以高表面能的阶梯状位点为活性位点，所述的高表面能阶梯状活性位点为Cu(110)和Cu(210)和Cu(310)晶面，其中，高表面能阶梯状位点的纵向深度和数量能够可控调节，且纵向深度为0.1～20nm。

2.根据权利要求1所述的一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂，其特征在于，所述的金属铜主体为铜箔或泡沫铜中的一种。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂的制备方法，其特征在于，具体的操作步骤如下：

步骤1、对抛光后的铜进行酸洗，去除表面杂质和氧化层；

步骤2、利用等离子体增强气相化学沉积法在酸洗后的铜表面生长不同尺寸的垂直石墨烯，根据两者的热膨胀能量差调控铜表面产生不同纵向深度、不同数量的高表面能阶梯状位点；

步骤3、将生长垂直石墨烯的铜放入电解液中进行电解，剥离表面附着的石墨烯，而后用去离子水冲洗并用氮气干燥，即得到该催化剂。

4.根据权利要求3所述的一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2中所述等离子体增强气相化学沉积以乙烯为反应气，反应温度600～700℃，反应时间60～300min，射频功率150～400W，生长的垂直石墨烯的高度0.1～10μm。

5.根据权利要求3所述的一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3中所述电解液为KHCO₃溶液，浓度0.1～1mol/L，电解时间50～600s，电解电压-2～-0.5V。

6.一种如权利要求1-2任一项所述的用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂在CO₂电还原制乙醇中的应用，其特征在于，以含有可控高表面能阶梯状活性位点的铜为催化剂和工作电极，在电解液中，所述的铜催化剂能高效催化CO₂还原为乙醇，具体操作步骤如下：

步骤a、将含有可控高表面能阶梯状活性位点的铜催化剂放入一定浓度的阴极电解液中；

步骤b、密封好电解池，向阴极电解池中通CO₂将电解液进行预饱和并对工作电极进行活化处理；

步骤c、活化完成后，在持续通入CO₂的情况下，采用恒电位电解，即得到乙醇。

7.根据权利要求6所述的一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂在CO₂电还原制乙醇中的应用，其特征在于，步骤a中所述阴极电解液为KHCO₃溶液或KCl溶液中的一种，浓度为0.1～1mol/L。

8.根据权利要求6所述的一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂在CO₂电还原制乙醇中的应用，其特征在于，步骤b中所述向阴极电解池中通CO₂对电解液进行预饱和的时间为10～40min。

9.根据权利要求6所述的一种用于CO₂电还原制乙醇的铜催化剂在CO₂电还原制乙醇中的应用，其特征在于，步骤c中所述恒电位为-1.0～-0.8V，电解时间40～240min。