[发明专利]用于CO2

说明书

用于CO₂RR的电催化材料Ti‑Cu₂O的制备方法，属于电催化材料领域。包括前驱体溶液制备，然后加入TiCl₃溶液来制备暗黄色固体Ti‑Cu₂O。本发明主要用于制备Ti‑Cu₂O电催化CO₂还原材料，解决了该方向纯Cu₂O用于CO₂RR性能和稳定性不佳的问题。此外，与商用Cu₂O相比，本发明以氯化铜溶液作为铜源与氯化钛前驱体作为钛源通过络合沉淀得到的Ti‑Cu₂O，且表现出更加优异的C₂产物C₂H₅OH选择性和稳定性。

技术领域

本发明属于电催化还原CO₂制C₂H₅OH领域，具体公开了用于CO₂RR的电催化材料Ti-Cu₂O的制备方法。

背景技术

随着科技发展，人们对于化石燃料的需求与日俱增，然而过度使用化石燃料会产生大量的二氧化碳(CO₂)气体，导致空气中的二氧化碳含量急剧上升。在解决CO₂污染的问题上，目前最具前景的方法是通过电催化将CO₂还原为高附加值的产品，这能同时解决大气中二氧化碳浓度过高的问题和缓解能源紧张的现状。在CO₂转化众多产物中，C₂产物有着相比一氧化碳甲烷更高的利用价值和经济价值。大量研究发现，铜基材料是唯一可以通过电化学将二氧化碳还原为C₂化合物和醇等高价值和高能量密度产品的过渡金属催化剂。然而，Cu基催化剂生成不同的产物时起始电位差距较小，导致其选择性，稳定性仍然受到限制。

电催化CO₂RR现在的研究方向是通过对现有的催化剂进行改性或者理解催化剂性能和结构的关系，从而通过设计催化剂特有的尺寸，结构，形貌和组成，从而使得催化剂能够在电化学还原CO₂中性能达到可工业化级别。在商用的氧化亚铜催化剂面临的其对于产物的选择性差，转化率低，同时其稳定性差的问题。我们制备的催化剂通过将Ti掺到Cu₂O中，其Ti会和Cu，O发生杂化，从而会调整材料的电子结构，同时由于Ti的不同价态，会使得Cu-O-Ti杂化中Ti接受从Cu中给予的电子，稳定了活性位点Cu(I)，同时与此对应的乙醇选择性高，活性高，同时明显提高了其稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种方便快捷地制备电催化CO₂还原催化剂Ti-Cu₂O的方法，能够显著提高其电化学过程中CO₂转化选择性，同时大幅改善催化剂的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于电催化还原CO₂的Ti-Cu₂O材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)前驱体A混合溶液的制备；将超纯水、柠檬酸钠和氯化铜混合进行络合沉淀得到前驱体A混合溶液；

(2)Ti-Cu₂O的制备；将前驱体A混合溶液、TiCl₃溶液混合、沉淀，离心洗涤干燥得到固体Ti-Cu₂O催化剂。

步骤(1)对应柠檬酸钠和氯化铜的摩尔比为1：1；所述物理混合是通过磁力搅拌实现的，具体搅拌时间为1h，其完全形成蓝色沉淀；

步骤(2)前驱体A混合溶液、TiCl₃溶液的用量关系对应的是Cu与Ti的摩尔比为3:1-1:1；所述离心洗涤用到的溶剂为超纯水和无水乙醇，洗涤次数为3次，在10000rpm的转速下离心10min。所得产物放入烘箱真空干燥，得到固体暗黄色Ti-Cu₂O，所述真空干燥的具体条件为：-30MPa、60℃和3h。