一种用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术为一种用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂及其制备方法和应用。该催化剂为负载型双金属铜基催化剂；载体为碳材料或金属材料，活性物质为金铜异质结；制备方法利用碳材料或金属材料作为载体，柠檬酸钠和PDDA做稳定剂，通过静电自组装的方法来制备出二元金属铜基催化剂，得到的催化剂具有金铜二元异质结。本发明专利技术仅通过调变稳定剂的种类和用量来调控金属颗粒表面包覆，就能制备出不同接触结构的二元催化剂，该催化剂对电催化还原二氧化碳制乙醇表现出了很高的选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种用于电催化还原二氧化碳的高性能铜基催化剂的制备方法，以及采用该催化剂电催化还原二氧化碳制乙醇的方法。
技术介绍
近年来能源危机和全球变暖等问题越来越突出，寻求具有经济效益的可持续发展技术迫在眉睫。电催化还原二氧化碳技术作为一种利用可再生能源驱动催还还原温室气体二氧化碳制备多种燃料和化学品而受到人们青睐。在电催化还原二氧化碳的各种产物中，相较于C1产物(如CO和甲酸盐等)，乙烯、乙醇等C2+产物因为具有更高的能源效率和更大的全球市场价值而受到人们的广泛关注。由于C1产物(如CO和甲酸盐等)可以由多种催化剂通过2e-还原而产生，所以通常有较高的法拉第效率和电流密度报道。然而，C2+产物，如乙烯和乙醇，由于其具有相似的反应途径导致单一产物的选择性和电流密度难以提高。目前，铜是唯一已知的电催化还原二氧化碳过程中可以产生C2+产物的材料。然而，由于乙烯和乙醇通常具有类似的反应途径和关键中间体，导致其经常在铜基催化剂上竞争产生。最近有研究报道通过使用气体扩散电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂，其特征为该催化剂的为负载型双金属铜基催化剂；催化剂的载体为碳材料或金属材料，活性物质为金铜异质结；负载量为20％～60％；金和铜的摩尔比为1～10：1～10；/n所述的碳材料为炭黑、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、乙炔黑或碳纳米管；金属材料为泡沫镍片、泡沫铜片或多孔钛片。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂，其特征为该催化剂的为负载型双金属铜基催化剂；催化剂的载体为碳材料或金属材料，活性物质为金铜异质结；负载量为20％～60％；金和铜的摩尔比为1～10：1～10；
所述的碳材料为炭黑、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、乙炔黑或碳纳米管；金属材料为泡沫镍片、泡沫铜片或多孔钛片。


2.如权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂，其特征为所述的金铜二元异质结，其形状为哑铃型、糖葫芦型和花型的一种或多种，由金纳米颗粒与铜纳米颗粒串联形成，即金铜界面处的原子排列为金原子与铜原子之间的交叉排列。


3.如权利要求1所述的用于电催化还原二氧化碳制乙醇的铜基催化剂的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：
步骤1：按照每20～80mg可溶性铜盐溶于25～80mL水中的配比，得到前驱体溶液A；按照每20～80mg氯金酸溶于25～80mL水中的配比，得到前驱体溶液B；所述的可溶性铜盐具体为氯化铜或硝酸铜；
步骤2：在搅拌状态下，每25～80mL前驱体溶液A中滴加50～300μLPDDA，得到溶液C；
在搅拌状态下，每25～80mL前驱体溶液B滴加50～800μL的0.05～0.5M柠檬酸钠溶液，形成溶液D；
每5～20mL冰水中加入5～100mg硼氢化钠，形成溶液E；
每5～20mL冰水中加入5～50mg硼氢化钠，形成溶液F；
步骤3：在Ar气氛和冰浴搅拌的条件下，每5～20mL的溶液E滴加到25～80mL溶液C中，搅拌1～5h形成溶液G；
每5～20mL溶液F滴加到每25～80mL溶液D中，搅拌1～5h形成溶液H；
步骤4：将步骤3中的溶液G滴加到步骤3中的溶液H中，搅拌1～5h得到溶液I；体积比为溶液G：溶液H＝30～100：30～100；
步骤5：为以下两种方式之一：
当载体为碳材料时，称取载体超声分散于异丙醇和去离子水的等体积混合溶液中，形成溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张生，马新宾，况思宇，刘海，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12