水滑石负载的铜单原子催化剂及其合成方法和应用方法技术

本发明专利技术涉及一种水滑石负载的铜单原子催化剂及其合成方法和应用方法，水滑石负载的铜单原子催化剂材料以锌铝水滑石，镍铝水滑石，镁铝水滑石为载体，铜元素以单原子形式分布在载体上。本发明专利技术借助水滑石表面大比表面积和丰富的离子缺陷，使得铜原子能广泛分布在载体离子缺陷或表面丰富的羟基位点中，能实现高载量铜单原子材料的合成，相比普通氧化物、氢氧化物载体而言能实现更高载量单原子材料的制备。制备的高载量铜单原子催化剂在二氧化碳还原反应中制甲烷具有优异的催化活性和选择性。反应中制甲烷具有优异的催化活性和选择性。反应中制甲烷具有优异的催化活性和选择性。

【技术实现步骤摘要】
水滑石负载的铜单原子催化剂及其合成方法和应用方法


[0001]本专利技术涉及单原子催化和纳米材料
，具体涉及一种水滑石负载的铜单原子催化剂及其合成方法和应用方法。

技术介绍

[0002]面向可持续太空探索任务需求，针对地外环境实现原位资源利用的关键技术，电化学催化二氧化碳还原反应在载人航天和深空探测领域中具有广阔的应用前景，在反应池阴极二氧化碳发生还原反应，能降低环境中二氧化碳浓度并转化产物为碳氢化合物也能作为燃料进一步利用，反应池阳极发生电化学析氧反应产生氧气，可为航天员提供呼吸所需氧气。通过二氧化碳还原技术生成碳氢化合物和氧气，能减少任务携带所需物资质量，有望未来能应用于长期的载人航天任务中。
[0003]目前的电催化二氧化碳还原反应中高效、稳定的生成甲烷仍然是一个重大的挑战。提高甲烷选择性往往需要催化剂中铜处于单原子分散状态，然而目前多数单原子催化剂由于催化载量较低，单位质量的催化剂活性位点数没有充分利用，因此实现高载量铜单原子的制备具有重要意义，可极大提高单位质量催化剂的活性位点数量，从而为实现催化反应物高效催化转化带来可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水滑石负载的铜单原子催化剂合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、采用共沉淀法制备水滑石，并得到水滑石粉末；步骤S2、将水滑石粉末溶解在溶剂中，充分搅拌，制成水滑石溶液；步骤S3、配置铜前驱体溶液，并将铜前驱体溶液逐滴加入水滑石溶液中，浸渍搅拌，得到混合溶液；步骤S4、将混合溶液离心洗涤，再将得到的固体部分真空加热干燥；步骤S5、将所述固体部分在管式炉中煅烧，并通以惰性气体保护，得到水滑石负载的铜单原子催化剂。2.根据权利要求1所述的水滑石负载的铜单原子催化剂合成方法，其特征在于，所述水滑石悬浮液为锌铝水滑石、镁铝水滑石、镍铝水滑石、钴、镍铁水滑石中的一种。3.根据权利要求1所述的水滑石负载的铜单原子催化剂合成方法，其特征在于，在所述步骤S1中，包括：步骤S101、配置第一种盐和第二种盐的溶液作为前驱体，再加入碱性溶液；步骤S102、通过溶剂热法合成水滑石溶液；步骤S103、将反应釜取出冷却至室温后，用去离子水和乙醇依次离心洗涤样品至上层清液的pH约为7
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8；步骤S103、将下层的固态沉淀物在真空烘箱50
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70℃条件下干燥24h，得到水滑石；所述溶剂热法的反应温度为15
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120摄氏度，反应时间为0.5小时
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24小时，反应溶剂为水、三乙二醇或甲酰胺的中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的水滑石负载的铜单原子催化剂合成方法，其特征在于，所述第一种盐为硝酸盐，硫酸盐，氯化盐，碳酸盐，浓度为6
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40mM；所述第一种盐为硝酸盐，硫酸盐，氯化盐，碳酸盐，浓度为1.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡博韬，姚伟，张策，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：