一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂及其制备和应用方法

本发明属于新能源材料，特别涉及一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂及其制备和应用方法。

背景技术：

1、二氧化碳作为生命活动的代谢产物和工业副产品存在于大气之中，大气中co2浓度的增加导致了温室效应，这对气候和自然生态平衡产生了很大的影响。因此，通过清洁的生态化学过程将二氧化碳转化为可再生燃料成为科学家们关注的焦点。电催化co2转化是实现碳循环的一条有前景的途径，其所需要的实验装置简单，操作便捷，容易进行大规模扩建；温度对反应的影响不大，同时也可以方便地改变测试条件控制还原产物的种类，以及调整反应物的使用率与还原产物的转化率。甲酸作为其中的液体产物，是一种重要的工业原料。通过co2rr制备甲酸的过程条件温和，不会造成新的环境污染。此外，研究表明以co2rr方式生产甲酸具有最先进的性能指标和经济可行性。

2、现阶段，用于电催化还原co2转化为甲酸的主要是锡基材料，但这类材料对甲酸的反应选择性通常不理想，且往往只出现在较高的过电势区间，严重制约了co2rr制甲酸的进一步发展和应用。而金属铋由于其价格便宜、稳定性好、环境友好、合成简单、反应选择性高等优点，是一种非常有前途的候选材料。且当前研究表明，卤族元素对于co2电化学还原有稳定反应中间体的作用并可以抑制析氢。因此开发一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂是非常必要的。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在co2传质慢，产物选择性差的问题，本发明提供一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂及其制备和应用方法。本发明的具体技术方案如下：

2、一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂，其以氯化氧铋为基体，氯化氧铋表面修饰有醇胺，醇胺与氯化氧铋的摩尔比为1:10。

3、进一步的，所述醇胺为二乙醇胺或乙醇胺或三乙醇胺或三异丙醇胺或二乙醇单异丙醇胺。

4、一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤1：称取bicl3，炭黑分散在乙醇溶液中，室温搅拌使其混合均匀；

6、步骤2：向步骤1所得溶液中加入醇胺，醇胺与bicl3的摩尔比为1:10， 100 ℃下进行加热回流1 h；

7、步骤3：将步骤2得到的产物用乙醇、水进行洗涤，再经干燥，得到醇胺改性的氯化氧铋化合物。

8、进一步的，所述步骤1中bicl3与炭黑的摩尔比为1：3。

9、进一步的，所述步骤2中醇胺为二乙醇胺或乙醇胺或三乙醇胺或三异丙醇胺或二乙醇单异丙醇胺。

10、一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的应用方法，用于电催化还原co2，具体方法为：

11、步骤1:将5mg醇胺修饰的氯化氧铋催化剂分散于970 μl异丙醇中，加入30 μl5wt.％nafion溶液，超声分散得到均匀浆料，取200 μl混合浆料用喷枪均匀喷到事先裁剪处理好的的碳纸上，然后烘干夹在石墨棒上作为工作电极；

12、步骤2：向0.5 m khco3电解液中持续通入氩气30 min，排除电解液中的氧气，然后再持续通入co230 min，得到co2饱和的0.5 m的khco3电解液；

13、步骤3：采用三电极测试系统，以步骤1制得的涂覆有浆料的电极为工作电极，ag/agcl为参比电极，采用控制电位电解法时，电催化还原参数为：电位-0.7～-1.1 v vs rhe，电解时间为36 min。

14、目前，醇胺主要用于co2的化学吸收，co2在醇胺溶液中会产生氨基甲酸。如果需要将氨基甲酸回收再利用，转化为其他产物，就需要高温将其分解，在这个过程中会产生巨大的能耗。本申请中将醇胺改性催化剂应用于电化学co2还原不仅可以增强催化剂对co2的吸收作用，还可以大大降低再利用过程中造成的耗能问题。本申请通过一锅法成功制备出醇胺修饰氯化氧铋化合物，该方法操作简单，制备得到的纳米结构的醇胺修饰氯化氧铋化合物biocl催化剂为胺官能团直接与铋连接，醇胺修饰氯化氧铋化合物与醇胺嫁接更加牢靠且对电催化还原二氧化碳具有优异的催化性能，并对甲酸具有较高的选择性。

15、采用本发明的技术方案可以达到如下有益技术效果：

16、(1)本发明通过简单的一锅法得到醇胺修饰氯化氧铋化合物制备方法简单，催化剂表面有胺的修饰，材料新颖；具有较多的活性位，该催化剂能够用于电催化还原co2，且还原效果较好。

17、(2)这种醇胺修饰氯化氧铋催化剂在电催化还原co2中展示出优异的性能，胺可以吸附大量的co2并能有效的把co2转换为甲酸，法拉第效率达到甚至超过90％，使得电催化还原co2具有较高的选择性，而且具有良好的稳定性。

18、(3)本发明的催化剂的制备方法，操作过程简单，成本较低，可操作性强，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂，其特征在于，其以氯化氧铋为基体，氯化氧铋表面修饰有醇胺，醇胺与氯化氧铋的摩尔比为1:10。

2.一种如权利要求1所述的醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中bicl3与炭黑的摩尔比为1:3。

4.根据权利要求2所述的醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中醇胺为二乙醇胺或乙醇胺或三乙醇胺或三异丙醇胺或二乙醇单异丙醇胺。

5.一种如权利要求1所述的醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的应用方法，其特征在于，用于电催化还原co2。

6.根据权利要求5所述的醇胺修饰的氯化氧铋催化剂的应用方法，其特征在于，具体方法为：

技术总结本申请公开了一种醇胺修饰的氯化氧铋催化剂及其制备和应用方法，该催化剂其以氯化氧铋为基体，氯化氧铋表面修饰有醇胺，醇胺与氯化氧铋的摩尔比为1:10。本申请通过一锅法成功制备出醇胺修饰氯化氧铋化合物，该方法操作简单，制备得到的纳米结构的醇胺修饰氯化氧铋化合物BiOCl催化剂为胺官能团直接与铋连接，醇胺修饰氯化氧铋化合物与醇胺嫁接更加牢靠且对电催化还原二氧化碳具有优异的催化性能，并对甲酸具有较高的选择性。技术研发人员：赵树林,王雪融,陈宇辉受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/9