用于电化学还原CO2的花状CuO催化剂

摘要

本发明公开了一种用于电化学还原CO2的花状CuO催化剂的制备方法，并将该催化剂用于电催化还原CO2高选择性地制备乙烯。该催化剂以CuCl2·2H2O为原料，以CTAB为表面活性剂，以NaOH为沉淀剂，水热法合成花状CuO催化剂，通过改变CTAB的浓度合成了不同CTAB浓度下的CuO催化剂。本发明CuO催化剂呈花状，此类催化剂对电催化还原CO2制备C2H4的应用研究较为新颖，本发明催化剂制备方法和过程简单易行，原料价格较低，CO2电还原生成C2H4的选择性高，法拉第效率可达33.8%。

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铜催化剂、其制备方法及其用途，特别是涉及一种花状氧化铜催化剂，其制备方法及其电化学还原二氧化碳领域的应用。

背景技术

自工业革命以来，煤炭和石油一直是人类活动提供能源的主要动力。一百多年来，由于这些能源的过度利用，大气和海洋中的二氧化碳（CO

发明内容

明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本发明目的是为了提供一种用于电化学还原CO

为了达到上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种用于电化学还原CO

进一步的，所述用于电化学还原CO

本发明所提供的花状氧化铜催化剂的制备方法，包括以下步骤：

制备花状CuO

1）将0.01MCuCl

2）称取0.27gCTAB于7.5ml去离子水中，超声溶解后加入到步骤1）所得溶液中，搅拌15分钟形成均匀无色透明的溶液；

3）将0.02MNaOH溶解于40ml去离子水中，充分溶解后在搅拌下逐滴加入步骤2）所得溶液中，最后生成蓝色的前驱体；

4）将步骤3）所得前驱体转移到100ml不锈钢反应釜，在120℃下加热12小时；

5）将步骤4)所得产物自然冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤数次；

6）将步骤5）所得产物转移至干燥箱中保持80℃干燥12小时后得到花状CuO催化剂。

制备不同CTAB浓度的CuO

其他条件不变的情况下，通过步骤1）分别制备四份相同溶液，分别称取0g,0.27g,0.41g,0.55gCTAB于7.5ml去离子水中，超声溶解，制得浓度分别为0M,0.1M,0.15M,0.2M的CTAB溶液，分别加入步骤1）所得的四份CuCl

采用上述技术方案，本发明的技术效果有：

1） 本发明的制备工艺简洁，整个工艺过程在反应釜中、干燥箱中进行，无需任何复杂设备，是一种简便高效、原料价格较低、环境友好且易于实施的花状氧化铜的制备方法；

2） 本发明可通过制备条件（表面活性剂的浓度等）的改变实现对活性的调变；

3） 该发明具有较好的产C

附图说明

图1是四种不同CTAB浓度的花状CuO催化剂的扫描电镜照片；（a）为0M CTAB;（b）为0.1M CTAB;（c）为0.15M CTAB；（d）为0.2M CTAB；图2是四种不同CTAB浓度的花状CuO催化剂的乙烯法拉第效率图；

图3是四种不同CTAB浓度的花状CuO催化剂的乙烯选择性图。

具体实施方式

以下为本发明所提供的实施例，仅是进一步说明本发明的应用，而不是限定。

实施例1

1）将0.01M的CuCl

2）将0.02M的NaOH溶解于40ml去离子水中，充分溶解后在搅拌下将其逐滴加入1）所得溶液中，生成蓝色的前驱体；

3）将上述前驱体转入100ml不锈钢反应釜，在120℃下加热12小时；

4）待其自然降温至室温，收集产物，用去离子水和乙醇洗涤几次；

5）之后在干燥箱保持80℃干燥12小时，即得花状CuO催化剂。

实施例2

1）将0.01MCuCl

2）称取0.27gCTAB（0.1M）于7.5ml去离子水中，超声溶解后在搅拌下将其加入到1）所得溶液中，搅拌15分钟形成均匀无色透明的溶液；

3）将0.02MNaOH溶解于40ml去离子水中，充分溶解后在搅拌下逐滴加入2）所得溶液中，生成蓝色的前驱体；

4）将上述前驱体转入100ml不锈钢反应釜，在120℃下加热12小时；

5）待其自然降温至室温，收集产物，用去离子水和乙醇洗涤几次；

6）之后在干燥箱保持80℃干燥12小时，即得花状CuO催化剂。

实施例3

1）将0.01MCuCl

2）称取0.41gCTAB（0.15M）于7.5ml去离子水中，超声溶解后在搅拌下将其加入到1）所得溶液中，搅拌15分钟形成均匀无色透明的溶液；

3）将0.02MNaOH溶解于40ml去离子水中，充分溶解后在搅拌下逐滴加入2）所得溶液中，生成蓝色的前驱体；

4）将上述前驱体转入100ml不锈钢反应釜，在120℃下加热12小时；

5）待其自然降温至室温，收集产物，用去离子水和乙醇洗涤几次；

6）之后在干燥箱保持80℃干燥12小时，即得花状CuO催化剂。

实施例4

1）将0.01MCuCl

2）称取0.55gCTAB（0.2M）于7.5ml去离子水中，超声溶解后在搅拌下将其加入到1）所得溶液中，搅拌15分钟形成均匀无色透明的溶液；

3）将0.02MNaOH溶解于40ml去离子水中，充分溶解后在搅拌下逐滴加入2）所得溶液中，生成蓝色的前驱体；

4）将上述前驱体转入100ml不锈钢反应釜，在120℃下加热12小时；

5）待其自然降温至室温，收集产物，用去离子水和乙醇洗涤几次；

6）之后在干燥箱保持80℃干燥12小时，即得花状CuO催化剂。

采用上述方法制得的催化剂分别用于电化学还原CO

1）称取5mg上述CuO催化剂加入到0.9ml无水乙醇，再加入0.1mlNafion溶液，超声混合20min，形成均匀分散的溶液。

2）取1*2cm

反应气为99%CO

上述花状CuO催化剂用于电化学还原CO

实施例1的测试结果：

-1.2V时，C

-1.3V时，C

-1.4V时，C

-1.5V时，C

-1.6V时，C

实施例2的测试结果：

-1.2V时，C

-1.3V时，C

-1.4V时，C

-1.5V时，C

-1.6V时，C

实施例3的测试结果：

-1.2V时，C

-1.3V时，C

-1.4V时，C

-1.5V时，C

-1.6V时，C

实施例4的测试结果：

-1.2V时，C

-1.3V时，C

-1.4V时，C

-1.5V时，C

-1.6V时，C

由上述测试可知，实施例3制得的加入0.15MCTAB催化剂为最佳实施方式，实施例1制得的为不加CTAB的催化剂，实施例2制得的为加入0.1MCTAB的催化剂，实施例4制得的为加入0.2MCTAB的催化剂。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明。