[发明专利]一种Sn/CuO催化剂及制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种Sn/CuO催化剂及制备方法及其应用。所述催化剂为Sn掺杂CuO催化剂，所述Sn在催化剂中质量百分含量为5～7％。本发明的催化剂Sn/CuO对电催化还原CO₂制备CO的应用较新颖。本发明催化剂制备方法简单易行，原料价格相对较低，CO₂电还原生成CO的选择性高，法拉第效率可达91％。

技术领域

本申请涉及一种Sn/CuO催化剂及制备方法及其应用，属于电化学催化技术领域。

背景技术

自十八世纪六十年代工业革命以来，煤、石油、天然气等化石燃料消耗总量迅速增加，造成了二氧化碳的过量排放，引发全球变暖、海平面升高等环境问题。另一方面，风能，太阳能，潮汐能等可再生能源容易受到气候、地域等限制，难以被有效利用。如果能通过电催化CO₂还原反应(CO₂RR)将可再生电力能源以储存在化学键中的形式转化为一氧化碳、碳氢化合物等高附加值化学品和液体燃料。则可以在减少空气中二氧化碳浓度的同时实现二氧化碳的有效利用。

然而，目前电催化二氧化碳还原还存在着反应过电位较高，以及不同产物的热力学氧化还原电势接近导致的特定产物选择性较低等问题。因此，迫切需要寻找一种有效的催化剂实现小的反应过电位以及较高产物选择性和活性。

发明内容

本发明目的是提供一种用于电催化还原二氧化碳制备一氧化碳的棒状Sn/CuO催化剂。本发明采用一锅沉淀法合成少量Sn掺杂的棒状Sn/CuO催化剂，用于电催化二氧化碳还原制备一氧化碳。该催化剂原料价格低，制备过程简单，制备的催化剂具有高的一氧化碳法拉第效率。

根据本申请的一个方面，提供了一种催化剂，所述催化剂为Sn掺杂CuO催化剂，所述Sn在催化剂中质量百分含量为5～7％；其中Sn的质量以Sn元素的质量计。所述Sn在催化剂中质量百分含量为5～7％时，电催化还原二氧化碳制备一氧化碳法拉第效率最高。

所述催化剂微观形貌为离散型棒状结构，棒状的长度是200～300nm。

根据本申请的又一个方面，提供了所述催化剂的制备方法，所述方法包括将含有铜源、锡源的溶液与沉淀剂混合，加热后，待其自然降温至室温，抽滤，洗涤，干燥，采用一锅沉淀法合成所述的催化剂。

可选地，所述铜源选自硫酸铜、氯化铜中的至少一种；

所述锡源选自氯化亚锡、氯化锡中的至少一种；

所述沉淀剂为无机碱；

所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

可选地，所述含有铜源、锡源的溶液中，所述铜源的浓度为0.0130～0.0136mol/L，以铜元素的摩尔量计；

所述锡源的浓度为0.8～0.9mmol/L，以锡元素的摩尔量计，

所述铜源与锡源的质量比为19:1～21:1。

优选地，所述铜源与锡源的质量比可独立19:1、20:1、21:1；

可选地，所述加热温度为90～100℃，加热时间为3～7小时。

优选地，所述加热温度可独立选自90℃、95℃、100℃；

优选地，所述加热时间可独立选自3小时、4小时、5小时、6小时、7小时；

可选地，所述无机碱的浓度为0.98～1.02mol/L。

优选地，所述无机碱的浓度可独立选自0.98mol/L、1.0mol/L、1.02mol/L；

所述无机碱与铜源的质量比为0.5:1～0.7:1。