一种Cu2O/In(OH)3异质结的制备方法及其在电催化CO2生成合成气中的应用

本发明涉及新能源材料，具体是一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法及其在电催化co2生成合成气中的应用。

背景技术：

1、合成气是由一定比例的氢气（h2）和一氧化碳（co）组成的混合物，被广泛用作烯烃、液体燃料、聚合物和制药的重要工业原料。它是费托合成工艺的基本原料，在工业中被广泛用于合成口粮和其他高价值化学品，合成气（h2/co）的比例在很大程度上决定了反应的最终产物。然而，当 h2/co 的比例变为 1:1 时，它可用于制备和合成二甲醚。遗憾的是，目前合成气生产的合成方法通常采用不可再生化石燃料（煤或焦炭和天然气）的重整，这违背了 “碳中和”原则。通过调节co2rr过程中co的反应速率及其相应的竞争性氢进化反应（her），可在相对温和的条件下生成所需的合成气。

2、co2rr作为涉及多个电子和质子转换的复杂反应，会产生多种产物（ch4、c2h4、c2h6、co、h2、hcooh、ch3oh、c2h5oh 等），因此进一步利用需要繁琐的分离过程。目前，贵金属（金、银、钯）在co2转co 中表现突出，但其稀缺性导致价格昂贵，进一步阻碍了其大规模工业应用。由于价格低廉且性能优异，铜被广泛研究。其中cuau、cusn和cu/in2o3在生成合成气方面表现出色，但在稳定性以及宽电位下仍然无法到达预期。鉴于此，因此采用界面工程设计构建异质结来开发设计高性能的co2rr电催化剂成为了研究的热点。

3、目前，实现高效二氧化碳电催化生成合成气在宽电位及高耐久性上仍不尽如意。因此，本申请人针对上述技术问题研究设计一种使用硼氢化钠一步还原法合成cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，该cu2o/in(oh)3异质结在电催化co2生成合成气中具有良好应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法及其在电催化co2生成合成气中的应用， 本发明所采取的技术方案如下：

2、第一方面，提供一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其制备步骤为：将铜源和铟源与溶剂混合，然后超声分散获得均匀混合溶液，再将配置好的硼氢化钠（nabh4）加入所述均匀混合溶液中，在室温下静置、离心、洗涤、干燥，得到cu2o/in (oh)3。

3、进一步的，所述的铜源为二水氯化铜；铟源为五水硝酸铟。

4、进一步的，所述的二水氯化铜的加入量与五水硝酸铟的总金属加入量0.02mmol。

5、作为优选，所述的二水氯化铜的加入量与五水硝酸铟的加入量为1:1。

6、进一步的，所述硼氢化钠的加入量与总金属加入量的的摩尔比为5:2。

7、进一步的，所述的铜源为具有cu元素的前驱体，铟源为具有in元素的前驱体，nabh4为还原剂，超纯水（去离子水）为溶剂。

8、作为优选，所述室温静置时间为5-7小时。

9、作为优选，所述的洗涤操作具体为：用水和乙醇的混合溶液洗涤产物多次；所述的干燥操作具体为：使用真空烘箱在55℃-65℃下烘干5-7小时。

10、第二方面，上述cu2o/in(oh)3异质结的制备方法所制备的cu2o/in(oh)3也在本发明的保护范围内。

11、第三方面，提供上述的cu2o/in(oh)3在电催化co2生成合成气中的应用。

12、本发明的有益效果如下：本发明以二水氯化铜、五水硝酸铟为金属源前驱体，通过硼氢化钠一步还原法合成cu2o/in(oh)3异质结，而构建的异质结中的两相之间所存在的协调作用，促使in(oh)3对二氧化碳电催化转化的中间体的能垒发生改变，从而促使co2电催化的产物从hcooh转化为co，并且稳定的结构促使其在一个较宽的催化测试电位下保持优异的耐久性；

13、在典型的h型电解池测试中，以cu2o/in(oh)3异质结作为工作电极，铂片作为对电极，银/氯化银作为参比电极，在不断补充co2气体的密闭0.1m khco3电解液中进行恒电位测试后发现cu2o/in(oh)3异质结在-0.7 v到- 1.3v vs. rhe宽测试电位下，co2rr制备的合成气的h2/co组分可以稳定在2：1；随后的16小时的稳定性测试，cu2o/in(oh)3异质结表现出极佳的耐久性。

技术特征：

1.一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于，其制备步骤为：将铜源和铟源与溶剂混合，然后超声分散获得均匀混合溶液，再将配置好的硼氢化钠加入所述均匀混合溶液中，在室温下静置、离心、洗涤、干燥，得到cu2o/in (oh)3。

2.根据权利要求1所述的一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于：所述的铜源为二水氯化铜；所述铟源为五水硝酸铟。

3.根据权利要求2所述的一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于：所述的二水氯化铜的加入量与五水硝酸铟的加入量为1：1。

4.根据权利要求2所述的一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于：所述硼氢化钠的加入量与总金属加入量的的摩尔比为5:2。

5.根据权利要求1所述的一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于：所述的铜源为具有cu元素的前驱体，铟源为具有in元素的前驱体，nabh4为还原剂，超纯水为溶剂。

6.根据权利要求1所述的一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于：所述室温静置时间为5-7小时。

7.根据权利要求1所述的一种cu2o/in(oh)3异质结的制备方法，其特征在于，所述的洗涤操作具体为：用水和乙醇的混合溶液洗涤产物多次；所述的干燥操作具体为：使用真空烘箱在55℃-65℃下烘干5-7小时。

8.权利要求1-7任一项所述的cu2o/in(oh)3异质结的制备方法所制备的cu2o/in(oh)3。

9.权利要求8所述的cu2o/in(oh)3在电催化co2生成合成气中的应用。

技术总结本发明提供一种Cu<subgt;2</subgt;O/In(OH)<subgt;3</subgt;异质结的制备方法及其在电催化CO<subgt;2</subgt;生成合成气中的应用，所述的Cu<subgt;2</subgt;O/In(OH)<subgt;3</subgt;异质结制备方法步骤如下：将铜源、铟源超声溶解在溶剂中形成均匀的混合溶液后，再加入配置的一定浓度的NaBH<subgt;4</subgt;，室温静置后通过离心、洗涤和干燥获得Cu<subgt;2</subgt;O/In(OH)<subgt;3</subgt;异质结；电化学测试表明，本方法制备的Cu<subgt;2</subgt;O/In(OH)<subgt;3</subgt;异质结能够在CO<subgt;2</subgt;RR中生成H<subgt;2</subgt;/CO比例稳定的合成气，并且具备优异的耐久性，该方法所制备的Cu<subgt;2</subgt;O/In(OH)<subgt;3</subgt;异质结表现出较好的应用前景和商业化潜力。技术研发人员：王娟,毛挺杰,金辉乐,林大杰,王舜受保护的技术使用者：温州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2