一种Cu2O/In2O3双金属氧化物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种Cu2O/In2O3双金属氧化物及其制备方法和应用，属于电化学二氧化碳还原技术领域。本发明专利技术利用溶剂热反应，由于原材料是原子级别的均匀混合，因此制备得到的Cu2O和In2O3能够达到纳米级的复合，Cu2O与In2O3复合后能够改变Cu2O的电子结构、同时增大了比表面积从而提高催化活性；复合后降低了Cu2O对CO的吸附力，生成的CO能够及时离开催化活性位点，提高CO产物选择性；此外，In2O3电子电导率更高，使得电子能够及时的传递给反应物，避免了Cu2O被还原成铜单质，提高了催化剂的稳定性。提高了催化剂的稳定性。提高了催化剂的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种Cu2O/In2O3双金属氧化物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学二氧化碳还原
，尤其涉及一种Cu2O/In2O3双金属氧化物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，二氧化碳的过度排放导致了一系列生态环境问题，严重阻碍了经济可持续发展。电化学二氧化碳还原反应(CO2RR，Carbon dioxide reduction reaction)可以将CO2转化成CO和各种碳氢氧化合物，实现碳氢氧新能源
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二氧化碳循环，是一项非常有吸引力的新技术。
[0003]Cu2O因其成本相对较低、具有良好的法拉第效率和储量丰富而被认为是最理想的电化学二氧化碳还原催化剂。然而单一的Cu2O催化剂催化活性较低，且Cu2O催化剂最初会还原CO2为CO，CO分子会吸附在Cu2O表面，使得Cu2O催化活性位点被屏蔽，阻止CO2的催化还原反应，导致析氢反应占主导，降低产物CO的选择性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种Cu2O/In2O3双金属氧化物及其制备方法和应用，本专利技术提供的Cu2O/In2O3双金属氧化物作为电化学二氧化碳还原的催化剂，具有高催化活性和对产物CO的选择性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种Cu2O/In2O3双金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铟溶解到油胺中，得到溶解液；所述溶解液中Cu和In的摩尔比为(4～20):1；
[0008]将所述溶解液进行溶剂热反应，将所得固体产物进行冷冻干燥，得到低结晶度的Cu2O/In2O3复合物；
[0009]将所述低结晶度的Cu2O/In2O3复合物进行烧结，得到Cu2O/In2O3双金属氧化物。
[0010]优选的，所述溶解液中Cu和In的摩尔比为4:1、10:1、15:1或20:1。
[0011]优选的，所述乙酰丙酮铜在油胺中的浓度为20～30mmol/L。
[0012]优选的，所述溶剂热反应的温度为150～250℃，时间为2～4h。
[0013]优选的，所述烧结的温度为350～450℃，保温时间为1～3h。
[0014]优选的，所述烧结在空气氛围下进行。
[0015]优选的，所述冷冻干燥前，分别用环己烷和无水乙醇对所述固体产物进行反复洗涤。
[0016]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的Cu2O/In2O3双金属氧化物，包括Cu2O和In2O3，所述Cu2O和In2O3的摩尔比为(4～20):1。
[0017]优选的，粒径为15～30nm。
[0018]本专利技术提供了上述方案所述Cu2O/In2O3双金属氧化物作为催化剂在电化学二氧化
碳还原反应中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种Cu2O/In2O3双金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铟溶解到油胺中，得到溶解液；所述溶解液中Cu和In的摩尔比为(4～20):1；将所述溶解液进行溶剂热反应，将所得固体产物进行冷冻干燥，得到低结晶度的Cu2O/In2O3复合物；将所述低结晶度的Cu2O/In2O3复合物进行烧结，得到Cu2O/In2O3双金属氧化物。
[0020]本专利技术利用溶剂热反应，由于原材料是原子级别的均匀混合，因此制备得到的Cu2O和In2O3能够达到纳米级的复合，Cu2O与In2O3复合后能够改变Cu2O的电子结构、同时增大了比表面积(Cu2O/In2O3双金属氧化物颗粒分散性好，没有形成紧密堆积，因此比表面比单组分的氧化物比表面大)，从而提高催化活性；复合后降低了Cu2O对CO的吸附力，生成的CO能够及时离开催化活性位点，提高了CO产物选择性(甲酸难以分离，本专利技术在提高CO选择性的同时尽量降低甲酸的生成，并抑制HER反应)；此外，In2O3电子电导率更高，使得电子能够及时的传递给反应物，提高了催化剂的催化活性。
附图说明
[0021]图1为Cu2O、In2O3以及不同比例的Cu2O/In2O3双金属氧化物催化剂的XRD图；
[0022]图2为Cu2O、In2O3以及摩尔比Cu2O:In2O3＝15:1的双金属氧化物催化剂的XPS光谱；
[0023]图3为Cu2O、In2O3以及摩尔比Cu2O:In2O3＝15:1的双金属氧化物催化剂的SEM和TEM图；
[0024]图4为摩尔比Cu2O:In2O3＝4:1、10:1、15:1和20:1的Cu2O/In2O3双金属氧化物电催化二氧化碳还原的产物法拉第效率图；
[0025]图5为摩尔比Cu2O:In2O3＝1:2和30:1的Cu2O/In2O3双金属氧化物电催化二氧化碳还原的产物法拉第效率图；
[0026]图6为Cu2O和In2O3电催化二氧化碳还原的产物法拉第效率图；
[0027]图7为Cu2O、In2O3以及摩尔比Cu2O:In2O3＝15:1的双金属氧化物催化剂的极化曲线。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种Cu2O/In2O3双金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铟溶解到油胺中，得到溶解液；所述溶解液中Cu和In的摩尔比为(4～20):1；
[0030]将所述溶解液进行溶剂热反应，将所得固体产物进行冷冻干燥，得到低结晶度的Cu2O/In2O3复合物；
[0031]将所述低结晶度的Cu2O/In2O3复合物进行烧结，得到Cu2O/In2O3双金属氧化物。
[0032]在本专利技术中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
[0033]本专利技术将乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铟溶解到油胺中，得到溶解液。
[0034]在本专利技术中，所述溶解液中Cu和In的摩尔比为(4～20):1，具体可以为4:1、10:1、15:1或20:1，最优选为15:1。本专利技术通过调整溶解液中Cu和In的摩尔比，可以调整Cu2O/In2O3双金属氧化物的组成和形貌，进而调整其催化性能。当溶解液中Cu和In的摩尔比为15:1时，得到的Cu2O/In2O3双金属氧化物为大小均一的纳米颗粒，粒径为15～30nm，且颗粒与颗
粒分散性好，没有形成紧密堆积。
[0035]在本专利技术中，所述乙酰丙酮铜在油胺中的浓度优选为20～30mmol/L，更优选为22～28mmol/L，进一步优选为24～26mmol/L。在本专利技术中，所述油胺既作为溶剂又作为稳定剂，具有减慢反应、保持化学平衡、降低表面张力以及防止氧化分解的作用。
[0036]在本专利技术中，所述溶解优选包括：将油胺置于容器中，在搅拌条件下加入乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铟，搅拌至溶解。在本专利技术中，所述搅拌的转速优选为400r/min。
[0037]得到溶解液后，本专利技术将所述溶解液进行溶剂热反应，将所得固体产物进行冷冻干燥，得到低结晶度的Cu2O/In2O3复合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cu2O/In2O3双金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铟溶解到油胺中，得到溶解液；所述溶解液中Cu和In的摩尔比为(4～20):1；将所述溶解液进行溶剂热反应，将所得固体产物进行冷冻干燥，得到低结晶度的Cu2O/In2O3复合物；将所述低结晶度的Cu2O/In2O3复合物进行烧结，得到Cu2O/In2O3双金属氧化物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶解液中Cu和In的摩尔比为4:1、10:1、15:1或20:1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述乙酰丙酮铜在油胺中的浓度为20～30mmol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为150～250℃，时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑洪，张黔玲，黎烈武，
申请(专利权)人：深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：