[发明专利]负载型催化剂及其制备方法和应用、气体扩散电极及其制备方法和二氧化碳还原的方法

权利要求书

1.一种负载型催化剂，其特征在于，该负载型催化剂的载体包括铜-BTC，活性组分包括铜团簇。

2.根据权利要求1所述的负载型催化剂，其中，

所述催化剂中活性组分被载体包覆，呈核壳结构；和/或

所述铜团簇的尺寸为3-6nm；和/或

所述铜-BTC为八面体结构；和/或

所述铜-BTC的尺寸为100-250nm，优选为100-200nm；

优选地，

在所述的负载型催化剂中，以铜原子计，铜团簇与铜-BTC的摩尔比为1:5-15。

3.一种如权利要求1所述的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

1)将铜源、还原剂和溶剂第一混合得到铜团簇溶液；

2)将所述铜团簇溶液与铜盐溶液、均苯三甲酸溶液第二混合，脱除溶剂，洗涤，真空干燥。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤1)中，

所述铜源为铜的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐和卤化盐中的至少一者，优选选自硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜、氯化铜中的至少一者，更优选为硝酸铜；和/或

所述还原剂选自抗坏血酸、硼氢化钠和硼氢化钾中的至少一者；和/或

所述溶剂为超纯水、乙醇、甲醇和N,-N二甲基酰胺中的至少一者；和/或

所述铜源以铜元素计、还原剂和溶剂的质量比为1：5-10：0.5-2；和/或

所述第一混合的条件包括：时间为0.5-1.5h，温度为15-30℃。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，在步骤2)中，

所述铜盐溶液中溶剂为水、乙醇、甲醇和N,-N二甲基酰胺中的至少一者；优选所述铜盐溶液中铜盐选自硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜、氯化铜中的至少一者，优选为硝酸铜，更优选所述铜盐溶液中铜盐和溶剂的质量比为1：25-55；和/或

所述均苯三甲酸溶液中溶剂为水、乙醇、甲醇和N,-N二甲基酰胺中的至少一者；优选所述均苯三甲酸溶液中均苯三甲酸和溶剂的质量比为1：15-60；和/或

所述铜团簇溶液、铜盐溶液和均苯三甲酸溶液的体积比为15-30:15-25:15-25。

6.根据权利要求3-5所述的制备方法，其中，在步骤2)中，

所述第二混合的条件包括：时间为0.5-1.0h，温度为15-30℃；和/或

所述第二混合的方式为先加入铜团簇溶液，再加入铜盐溶液，最后加入均苯三甲酸溶液；和/或

所述脱除溶剂的方式包括抽滤，优选地在抽滤前静置2-15分钟；和/或

所述洗涤的条件包括：分别采用超纯水和乙醇抽滤、洗涤3-5次；和/或

所述真空干燥的条件包括：干燥温度为50-90℃，干燥时间为8-20h。

7.一种如权利要求1或2所述的负载型催化剂在气体扩散电极制备中的应用。

8.一种气体扩散电极，其特征在于，该气体扩散电极包含权利要求1或2所述的负载型催化剂。

9.一种权利要求8所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，该方法包括：

1)将负载型催化剂分散在分散剂中，加入粘结剂得到混合物；

2)将所述混合物负载在碳纸上即得到所述气体扩散电极；

优选地，

所述分散剂为水和乙醇的混合溶液，更优选所述混合溶液中水和乙醇的体积比为1:1-10；和/或

所述粘结剂选自全氟化树脂溶液、聚乙烯醇和聚偏二氟乙烯中的至少一者；和/或

所述负载型催化剂、分散剂和粘结剂的用量比为2-15mg：0.45-1.9mL：10-100μL。

10.一种催化二氧化碳电化学还原为多碳产物的方法，其特征在于，该方法包括：采用三电极体系将气体扩散电极组装在流动电解池中，通入二氧化碳气体和循环电解液进行二氧化碳电还原反应；

其中，所述气体扩散电极为权利要求8所述的气体扩散电极；

优选地，所述电解液选自氢氧化钾、碳酸氢钾、硫酸钾、氯化钾中的至少一种。