一种富含孪晶界的铜纳米电极及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于电极材料技术领域，具体涉及一种富含孪晶界的铜纳米电极及其制备和应用。所述铜纳米电极包括导电基底以及负载在其表面的铜纳米催化剂颗粒，所述铜纳米催化剂颗粒表面有大量的孪晶界的存在，构成所述孪晶界的晶面为Cu(111)和Cu(200)。本发明专利技术首次以碱式铜盐为前驱体，通过氢氧化钠的加入得到氢氧化铜/碱式铜盐混合物，后经过恒电位极化预还原得到富含孪晶界的铜纳米催化剂，构成所述孪晶界的晶面为Cu(111)和Cu(200)，夹角为53度。所述铜纳米电极可以提高二氧化碳还原产物多碳产物的选择性，可以将氢气的法拉第效率降低到17％及以下，将多碳产物的法拉第效率提高到68％以上，将乙烯的法拉第效率提高到62％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种富含孪晶界的铜纳米电极及其制备和应用
本专利技术属于电极材料
，具体涉及一种富含孪晶界的铜纳米电极及其制备和应用。
技术介绍
众所周知，长久以来基于石油、煤、天然气等化石燃料所产生的能力在推动我国经济持续稳定增长以及满足人类的物质生活需求方面占据着极为重要的地位。人类对于化石燃料的大量使用使二氧化碳排放量极具增加，这打破了自然的碳循环平衡，导致了严重的“温室效应”。这会随之带来全球温度升高，冰川加速消融，海平面上升以及局部地区气候异常等问题，从而给人类和动植物的生存带来极大的挑战。并且根据预测，地球上现有的化石燃料可供应人类开发利用的时间大约只剩二百年。所以探索发现可再生的清洁能源来提低化石从而减少人类对于化石燃料的依赖是势在必行的。为了解决以上两个问题，最理想的方法是将CO2气体固定并转化为烃类、醇类等高附加值的化学品以及清洁能源，从而实现人工碳循环。这种方法不仅在一定程度上解决了大气中CO2过量的难题，也为缓解能源危机提供了一个新的思路。对于CO2的转化技术，目前已经有了一些进展。电化学转化CO2作为一种新型的技术，由于其所需反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富含孪晶界的铜纳米电极，其特征在于，所述铜纳米电极包括导电基底以及负载在其表面的铜纳米催化剂颗粒，所述铜纳米催化剂颗粒表面有大量的孪晶界的存在，构成所述孪晶界的晶面为Cu(111)和Cu(200)。/n

【技术特征摘要】
1.一种富含孪晶界的铜纳米电极，其特征在于，所述铜纳米电极包括导电基底以及负载在其表面的铜纳米催化剂颗粒，所述铜纳米催化剂颗粒表面有大量的孪晶界的存在，构成所述孪晶界的晶面为Cu(111)和Cu(200)。


2.根据权利要求1所述的富含孪晶界的铜纳米电极，其特征在于，构成所述孪晶界的两个晶面的夹角为53°。


3.根据权利要求1所述的富含孪晶界的铜纳米电极，其特征在于，所述铜纳米电极的导电基底选自气体扩散层碳纸、疏水碳纸、亲水碳纸、碳布中的一种或者几种。


4.根据权利要求1所述的富含孪晶界的铜纳米电极，其特征在于，所述铜纳米催化剂颗粒的粒径为1-200nm。


5.根据权利要求1所述的富含孪晶界的铜纳米电极，其特征在于，所述铜纳米催化剂颗粒，是由氢氧化铜和碱式铜盐的混合物通过施加还原电位进行电化学预还原而成，所述碱式铜盐化合物包括碱式硫酸铜、碱式硝酸铜、碱式碳酸铜、碱式氯化铜、碱式醋酸铜中的一种或者多种。


6.一种富含孪晶界的铜纳米电极的制备方法，其特征在于，将氢氧化铜和碱式铜盐的混合物负载于导电基底上，将该电极采用恒电位极化预处理一段时间，得到所述的富含孪晶界的铜纳米电极。


7.根据权利要求6所述的铜纳米电极的制备方法，其特征在于，所述的恒电位极化预还原处理采用三电极系统，工作电极为上述负载有氢氧化铜和碱式铜盐的混合物的电极，所述的恒电位极化预还原处理时间大于1分钟，恒电位的电位低于负1.0伏特，相对于标准氢电极，电解液使用二氧化碳饱和。


8.根据权利要求6所述的铜纳米电极的制备方法，其特征在于，所述恒电位极化预还原处理过程的电解液为碳酸氢钠溶液、碳酸氢钾、硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、氯化钾溶液、硫化钠溶液、溴化钾溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液以及碘化钠溶液中的一种或几种，上述电解液使用二氧化碳饱和。


9.根据权利要求7所述的铜纳米电极的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝允，宋舒畅，孙晓明，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11