[发明专利]构筑多晶界面CuO用于电催化CO2

说明书

本发明公开了构筑多晶界面CuO用于电催化COsubgt;2/subgt;还原的制备方法，步骤1，称取CuO粉和NaHCOsubgt;3/subgt;粉末进行球磨；步骤2，将球磨后的粉末溶解于无水乙醇中，然后进行固液分离，最后烘干；步骤3，将经步骤2得到的产物进行退火处理，得到催化剂；通过球磨的简单方法，增加了CuO表面晶界数量，在电催化COsubgt;2/subgt;还原过程中，增强了对*CO中间体的吸附，促进C‑C偶联和后续加氢反应，从而提高C2产物的选择性，提高C2产物的产量。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，涉及构筑多晶界面CuO用于电催化CO₂还原的制备方法。

背景技术

电化学还原CO₂能够将温室气体转化为可用的低碳燃料，可有效缓解能源危机，改善全球气候变暖等问题，因此在众多新能源技术中脱颖而出。但CO2还原动力学缓慢，故开发高效催化剂十分必要。目前，众多催化剂中，Cu是能够还原CO₂生成碳氢产物的最有效催化剂。尽管Cu催化剂已取得了部分进展，但仍存在CO₂还原过电位较高、选择性差、稳定性不足等问题。针对这些问题，已有大量研究从催化剂的晶体结构、电子构型、几何形貌等多方面出发，对Cu基催化剂进行了优化，提高了产物选择性。其中，在已有研究中，发现晶界能在电催化CO₂还原过程中，增强*CO中间体的吸附，从而促进C-C偶联以及后续加氢反应，提高C2产物的法拉第效率。因此，本发明提供了一种简单球磨的方法，构筑多晶界面CuO，利用晶界增强催化剂对*CO中间体的吸附，从而提高其C2产物选择性。

发明内容

本发明的目的是提供构筑多晶界面CuO用于电催化CO₂还原的制备方法，通过简单球磨CuO的方法，增加了CuO表面晶界数量，提高了CO₂还原过程中C2产物的选择性，解决了CO₂还原过程中C2产物产量低的问题。

本发明所采用的技术方案是，构筑多晶界面CuO用于电催化CO₂还原的制备方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，称取CuO粉和NaHCO₃粉末进行球磨；

步骤2，将球磨后的粉末溶解于无水乙醇中，然后进行固液分离，最后烘干；

步骤3，将经步骤2得到的产物进行退火处理，得到催化剂。

本发明的特点还在于：

其中步骤1中CuO粉和NaHCO₃粉的质量比为4∶1；

其中步骤1中球磨的过程具体为：将CuO粉和NaHCO₃粉装入氧化锆球磨罐中，球磨8～10h，球磨时正反转交替球磨，每30min交换一次方向，交换方向时中间间隔停歇30min；

其中球磨罐中大球和小球的数量比为1:3；

其中步骤2具体为将步骤1得到的混合粉末溶解在无水乙醇中，静置30min～40min，然后抽滤进行固液分离，并且用去离子水交替洗涤2～3次，所得产物放在真空干燥箱中，60℃～65℃烘干；

其中步骤3中将步骤2得到的产物粉末放入管式炉中，在280℃～300℃，N₂氛围下，进行退火90min～100min，收集产物，既得本发明的催化剂；

其中管式炉的升温速度为2℃/min～3℃/min。

本发明的有益效果是：

本发明的构筑多晶界面CuO用于电催化CO₂还原的制备方法通过球磨的简单方法，增加了CuO表面晶界数量，在电催化CO₂还原过程中，增强了对*CO中间体的吸附，促进C-C偶联和后续加氢反应，从而提高C2产物的选择性，提高C2产物的产量。