一种缺陷TiO2负载Cu单原子/团簇电极材料在电催化还原硝酸盐成氨中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种缺陷TiO2负载Cu单原子/团簇电极材料在电催化还原硝酸盐成氨中的应用。本发明专利技术制备得到的缺陷TiO2负载Cu单原子/团簇电极材料，通过溶胶‑凝胶法和热还原法将Cu单原子/团簇负载在缺陷TiO2纳米片(Cu@TiO2)上，所述铜单原子和铜原子团簇的含量为1wt％～10wt％；缺陷TiO2纳米片的粒径范围为25～100nm；所述电催化还原硝酸盐反应在中性低浓度硝酸盐条件下进行；制备方法简便，绿色环保，易于大规模生产。用于电催化还原硝酸盐成氨反应，可有效解决现有电极材料在中性条件下低浓度硝酸盐转化效率低的问题，在电催化还原硝酸盐成氨领域具有极为广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氨合成和电催化，尤其是指一种缺陷tio2负载cu单原子/团簇电极材料在电催化还原硝酸盐成氨中的应用。

技术介绍

1、硝酸盐(no3-)是一类常见的水体污染物，主要来源于农业施肥和工业排放，具有显著的环境和健康风险。氨(nh3)是化肥、医药、能源储运等领域的关键原料，也被视为一种具有前景的无碳能源载体。通过电催化方法将硝酸盐转化为具有高附加值的氨(no3rr)，不仅能够实现污染控制，还具备资源回收和能源转化的双重意义。该反应可在常温常压条件下进行，并可与可再生电力耦合，避免传统氨合成路线(haber-bosch)对高能耗和化石能源的依赖。由于该反应过程涉及多步电子-质子转移及多个反应中间体，其反应路径与产物选择性在很大程度上取决于催化剂的电子结构和局部反应环境。因此，构建高效、稳定且具有良好选择性的电催化材料，是推动其实际应用的核心挑战。

2、二氧化钛(tio2)作为一种可还原性载体因其热稳定性高、环境友好、成本低廉等优点，在电催化领域中被广泛应用。通过引入氧空位、调控晶面取向、异质元素掺杂等改性方法不仅可以提升其导电性和电子传输效本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种缺陷TiO2纳米片负载Cu单原子/团簇电极材料在电催化还原硝酸盐成氨中的应用，所述铜单原子和铜原子团簇的含量为1wt％～10wt％；缺陷TiO2纳米片的粒径范围为25～100nm；所述电催化还原硝酸盐反应在中性低浓度硝酸盐条件下进行。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述缺陷TiO2负载Cu单原子/团簇电极材料通过以下方法制备得到：

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，二氧化钛前驱物为钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四乙氧基钛和四氯化钛中的一种或多种；铜前驱物为硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)、硫酸铜(Cu(SO4)2·5H2O)和氯化铜(Cu...

【技术特征摘要】

1.一种缺陷tio2纳米片负载cu单原子/团簇电极材料在电催化还原硝酸盐成氨中的应用，所述铜单原子和铜原子团簇的含量为1wt％～10wt％；缺陷tio2纳米片的粒径范围为25～100nm；所述电催化还原硝酸盐反应在中性低浓度硝酸盐条件下进行。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述缺陷tio2负载cu单原子/团簇电极材料通过以下方法制备得到：

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，二氧化钛前驱物为钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四乙氧基钛和四氯化钛中的一种或多种；铜前驱物为硝酸铜(cu(no3)2·3h2o)、硫酸铜(cu(so4)2·5h2o)和氯化铜(cucl2·3h2o)中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述二氧化钛前驱物溶液的添加量为2～10ml，铜前驱物溶液的浓度为0.1mmol/l～10mmol/l；二氧化钛前驱物和铜前驱物的质量比为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：范建伟，赵冬琦，贾炎，王晗雪，刘杨，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：