一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法及其应用技术

技术编号：40866887 阅读：4 留言：0更新日期：2024-04-08 16:32

本发明专利技术公开一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，包括以下步骤：将氯化铜和硼酸溶于水中，形成均匀的分散液，持续搅拌后向其中加入氢氧化钠溶液并形成絮状沉淀悬浊液；在制备的絮状沉淀悬浊液中，加入一定浓度的抗坏血酸溶液进行还原，将容器密封以隔绝空气并持续搅拌，反应结束后将絮状物沉淀与液体进行分离并进行洗涤得到硼掺杂的氧化亚铜催化剂。本发明专利技术能够在室温下直接合成制得，在前驱体制备中加入硼酸，利用硼酸与氢氧根离子的作用在沉淀过程中将硼元素成功复合到沉淀物中，通过改变硼酸加入量获得具有不同硼含量掺杂和不同晶体结构的Cu<subgt;2</subgt;O催化剂，在二氧化碳电化学过程中具有选择性高，使用寿命长的优点。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料化学，具体涉及一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法及其应用。

技术介绍

1、自19世纪工业革命以来，全球技术进步的趋势一直在增加，开采矿物燃料（即煤、石油和天然气）作为维持我们的经济和社会的主要能源也是如此。这些作为不可再生能源的化石燃料日益枯竭，引发了一系列问题。一方面，人口的快速增长，导致能源需求增加，而作为不可再生资源的化石燃料储量非常有限，这正逐渐导致能源危机的加剧；另一方面，由于化石燃料的巨大消耗，作为化石燃料燃烧副产物之一的二氧化碳（co2）不断排放，并在大气中逐年累积。各种研究表明，到2020年底，全球燃烧化石燃料产生的co2排放量将高达368亿吨，相较于前一年同比增长6%。co2浓度的增加与全球变暖、荒漠化、气候变暖等不良气候效应有关海平面，以及更不稳定的天气模式。

2、电化学二氧化碳还原（ecr）被认为是一种极具前景的处理大气中高浓度二氧化碳的策略，因其利用绿色可再生的电能驱动反应发生，且反应的条件温和可控，还兼具了催化效率高的特点，近年来被科研人员广泛关注。

3、cu2o是一种半导体材料，已广泛应用于太阳能电池和二极管中。ecr催化剂有很多种，其中cu2o被认为是最优的一种。由于低成本、有前景的法拉第效率(fe)以及自然中cu的丰富度，利用cu2o在ecr过程中实现高选择性转化为c2h4的研究备受关注，部分还原cu2o晶体中的cu～o空位被认为是乙烯生成的主要活性位点，是主要活性位点。此外，已有大量工作表明cu2o可以促进c～c耦合过程。然而，cu2o的

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法。

2、一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，包括以下步骤：

3、s1.制备前驱体：将氯化铜和硼酸溶于水中，形成均匀的分散液，持续搅拌后向其中加入氢氧化钠溶液并形成絮状沉淀悬浊液；

4、s2.制备硼掺杂的氧化亚铜材料：在步骤s1中制备的絮状沉淀悬浊液中，加入一定浓度的抗坏血酸溶液进行还原，将容器密封以隔绝空气并持续搅拌，反应结束后将絮状物沉淀与液体进行分离并进行洗涤得到硼掺杂的氧化亚铜催化剂。

5、进一步地，所述步骤s1中氯化铜：硼酸为1:0.01～1:0.5，氯化铜溶液浓度为0.005m～0.35m，硼酸质量为0.01mg～200mg。

6、进一步地，所述步骤s1中的氢氧化钠溶液浓度为0.05m～2m，优选为0.2m。

7、进一步地，所示步骤s2中的抗坏血酸浓度为0.02m～0.4m，优选为0.2m

8、进一步地，所述步骤s2中分离采用抽滤的方法进行；洗涤采用去离子水和乙醇洗至中性。

9、具体地，上述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法在二氧化碳电化学还原中的应用。

10、与现有技术相比，本专利技术有以下优点：本专利技术的催化剂制备简单、绿色可控，能够在室温下直接合成制得；在前驱体制备中加入硼酸，利用硼酸与氢氧根离子的作用在沉淀过程中将硼元素成功复合到沉淀物中，根据实施例对比（xrd图谱）可知，通过改变硼酸加入量获得具有不同硼含量掺杂和不同晶体结构的cu2o催化剂，在二氧化碳电化学过程中具有选择性高，使用寿命长的优点；并且能够降低过电势、提升能量效率，以及能够明显抑制析氢反应的发生；产量大、反应易于控制，所制备催化剂效率高、寿命长，适用于工业化生产。

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【技术保护点】

1.一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤S1中氯化铜：硼酸为1:0.01～1:0.5，氯化铜溶液浓度为0.005M～0.35M，硼酸质量为0.01mg～200mg。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的氢氧化钠溶液浓度为0.05M～2M。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所示步骤S2中的抗坏血酸浓度为0.02M～0.4M。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤S2中分离采用抽滤的方法进行；洗涤采用去离子水和乙醇洗至中性。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法在二氧化碳电化学还原中的应用。

【技术特征摘要】

1.一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤s1中氯化铜：硼酸为1:0.01～1:0.5，氯化铜溶液浓度为0.005m～0.35m，硼酸质量为0.01mg～200mg。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳电化学还原硼掺杂氧化亚铜催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的氢氧化钠溶液浓度为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶亨聪，贾天博，李珂璠，王涵，王宇杰，沈斌浩，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：

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