一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂及其制备方法

本发明属于催化剂，具体涉及一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着人类社会的发展，化石燃料的消耗量急剧增加，导致空气中的二氧化碳浓度不断攀升，造成许多严重的生态环境问题，对人类健康和生态系统造成威胁。

2、为解决上述问题，科学工作者们创新性的将二氧化碳通过化学反应转换为高附加值化工产品和原料，实现“变废为宝”，从而有利于社会的可持续发展。到目前为止，将二氧化碳“变废为宝”的方法有：光化学、电化学、热化学和生物化学技术。其中电催化二氧化碳还原(co2rr)生成的多碳产物，被认为是处理二氧化碳的一种有效手段。而铜基催化剂作为目前唯一一种在二氧化碳还原中可以产生多碳产物的金属，受到了研究者的广泛关注。

3、近年来，诸多研究者从铜基催化剂形貌的调整、尺寸的控制、氧化物衍生的铜化合物、缺陷工程的构建、取向性不同的晶面构筑、以及在铜基材料基础上设计的双金属催化剂等方向对电催化二氧化碳还原产生多碳产物进行了研究，但到目前为止，如何提升电催化二氧化碳还原生成多碳产物中c2+的选择性以及难以发生c-c偶联仍是当前氶待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂及其制备方法，以解决铜基催化剂将co2转化为c2+产物过程中存在的选择性低、难以发生c-c偶联的问题，制备方法简单，可以大规模工业应用。

2、为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂，该催化剂为cu基催化剂与ki反应生成的催化剂cui。

4、进一步的，所述cu基催化剂为溅射到疏水碳纸上的溅射cu。

5、上述促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂的制备方法，其步骤包括：

6、(1)采用离子溅射法将cu靶材溅射到疏水碳纸上，得到cu电极前躯体；提供0.1摩尔ki和0.1摩尔khco3；

7、(2)将0.1摩尔ki和0.1摩尔khco3与50毫升去离子水充分混合至无固体物存在，得到ki和khco3的混合溶液；

8、(3)将cu电极前驱体置于步骤(2)所得ki和khco3的混合溶液中，使其与该混合溶液中的ki反应，即可生成促进电催化co2rr催化性能提升的催化剂cui。

9、更进一步的，所述步骤(1)的溅射电流为20-30ma。

10、更进一步的，所述步骤(1)溅射的cu电极前躯体厚度为100-200nm。

11、更进一步的，所述步骤(1)中采用的cu靶材纯度为99.999％。

12、进一步的，所述催化剂cui在反应过程中的电解液反应体系ph为6.8，温度为室温25℃。

13、本发明通过在khco3电解质中引入碘化物(i-)，加速强氧化羟基自由基的生成，从而促进cu+形成，并使碘离子与一价铜离子形成的cui又能稳定溶液中的cu+。原位生成的co中间体与cui位点强烈结合，形成非经典cu(co)n+配合物，导致c2+法拉第效率在-0.9vrhe下相对于无i-cu表面提高约3.0倍，将cui引入含i的hco3-电解质中进行co直接电还原，使c2+选择性提高了4.3倍。

14、综上可见，本发明通过引入ki，使其与cu反应生成的活性物种cui有利于c2+产物生成，实现了电催化co2rr的催化性能提升，且生产过程简单，可以大规模工业应用。

技术特征：

1.一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂，其制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂，所述步骤(1)的溅射电流为20-30ma。

3.根据权利要求1所述的一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂，所述步骤(1)溅射的cu电极前躯体厚度为100-200nm。

4.根据权利要求1所述的一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂，所述步骤(1)中采用的cu靶材纯度为99.999％。

5.一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂，其特征在于，该催化剂按照权利要求所述的一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂的制备方法制得。

技术总结本发明属于催化剂技术领域，一种促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂及其制备方法。所述促进电催化二氧化碳还原生成多碳产物的催化剂为Cu基催化剂与KI反应生成的CuI。解决了Cu基催化剂将CO<subgt;2</subgt;转化为C<subgt;2+</subgt;产物过程中存在的选择性低、难以发生C‑C偶联的问题，其制备方法简单，可以大规模工业应用。技术研发人员：崔春华,李情,鲁洪磊,肖梦君受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20