一种Cu2ONCs-C-Copc复合材料及其制备方法及其应用

本申请涉及材料制备，特别涉及一种cu2o ncs-c-copc复合材料及其制备方法及其应用。

背景技术：

1、当今社会，人类面临着化石燃料过度消耗带来的自然资源匮乏问题，同时也面临着因大量排放二氧化碳(co2)而引发的温室效应等严峻挑战。基于此，将co2转化为燃料或工业原料已成为实现可持续发展目标的关键措施。电化学co2还原(co2rr)作为最具前景的解决方案之一，在利用清洁可再生能源将co2还原为有机产物的同时，还能实现能源的可持续循环利用。

2、公开号为cn114250478a的发明专利公开一种多孔锌锡双金属氧化物及其制备方法和应用，采用水热合成法制备的多孔锌锡双金属氧化物，作为电催化二氧化碳还原为碳一产物的催化剂，具有极高的比表面积，二氧化碳电催化还原为碳一产物的法拉第效率，材料的稳定性好。虽然双金属串联催化剂在co2rr领域得到了广泛的应用，但是主要存在的问题为：催化过程中可能会出现合金化和形态变化，使得催化剂的活性和选择性不稳定，进而影响了其长期的可持续应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种cu2o ncs-c-copc复合材料及其制备方法及其应用，提高该复合材料稳定性和催化性能。

2、为此，本发明提供一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

3、将纯化后的乙炔黑、copc(钴酞菁)加入到第一液态分散剂中，经超声、离心处理后，收集下层沉淀物；对沉淀物洗涤、干燥，制备得到copc-c(即钴酞菁修饰乙炔黑)；将copc-c和cu2o ncs(即纳米晶，nanocrystals的缩写氧化亚铜纳米立方体)分散于第二液态分散剂中，其中copc-c和cu2o ncs的质量比为1:(1～4)；经超声、离心处理后，收集下层沉淀物；对沉淀物洗涤、干燥、研磨，最终得到cu2o ncs-c-copc(即钴酞菁修饰乙炔黑的氧化亚铜纳米粒子)复合材料。

4、优选的，第一液态分散剂或第二液态分散剂为乙醇、液态聚乙烯醇中的一种。聚乙烯醇在小于800分子量以下时表现为液态，可代替乙醇作为液态分散剂。

5、优选的，纯化后的乙炔黑的制备方法包括：将乙炔黑分散于无机酸溶液中，经超声、离心处理后，收集下层沉淀物；对沉淀物洗涤、干燥、研磨，得到纯化后的乙炔黑。

6、优选的，无机酸溶液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种。

7、优选的，cu2o ncs的制备方法包括：将铜盐溶于水中，制得铜盐的水溶液；再将铜盐的水溶液与碱金属氢氧化物的水溶液混合，使混合后的溶液逐渐生成蓝色絮状沉淀，形成蓝色悬浊液；再加入抗坏血酸溶液，使蓝色悬浊液逐渐转为橙色溶液；对橙色溶液搅拌直至形成橙色沉淀；离心、洗涤、真空过夜干燥，得到cu2o ncs。(铜盐以硫酸铜，碱金属氢氧化物以氢氧化钠为例)

8、cuso4+2naoh＝na2so4+cu(oh)2↓

9、2cu(oh)2+c6h8o6＝c6h6o6+cu2o+3h2o

10、优选的，铜盐为硫酸铜、氯化铜、溴化铜中的一种。

11、优选的，碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。

12、优选的，本发明的制备方法包括如下步骤：

13、(1)纯化乙炔黑

14、将乙炔黑分散于质量分数为5％稀盐酸中，进行超声处理。反应结束后，使用高速离心机将悬浊液离心，离心后去除上清液，保留沉淀，用纯水洗涤、乙醇洗涤。最后，将洗涤干净的沉淀物置于40℃的真空干燥箱中过夜，待沉淀物完全干燥后使用研钵研碎，得到纯化后的乙炔黑。

15、(2)制备copc-c

16、将步骤(1)纯化后的乙炔黑分散到乙醇中，进行超声处理。在悬浮液中加入copc，并再次进行超声处理。将反应悬浊液在室温下搅拌后，使用高速离心机将悬浊液离心，离心后去除上清液，保留沉淀，用纯水洗涤、乙醇洗涤。最后，将沉淀物置于40℃下的真空干燥箱中过夜，得到copc-c(黑色粉末)。

17、(3)制备cu2o ncs

18、将cuso4·5h2o溶解于水中。搅拌后，加入naoh水溶液至cuso4溶液中，搅拌后溶液逐渐生成蓝色絮状沉淀。随后，逐滴加入抗坏血酸溶液至上述悬浊液中，观察到蓝色悬浊液逐渐转为橙色溶液。将所得溶液在室温下搅拌直至形成橙色沉淀。在高速离心机离心后，收集橙色沉淀，然后用水和乙醇分别洗涤沉淀物。将洗涤干净的沉淀物置于室温下的真空干燥箱中过夜，待沉淀物完全干燥后研碎，最终得到cu2o ncs(橙色粉末)。

19、(4)制备cu2o ncs-c-copc

20、将copc-c和cu2o ncs分散于乙醇中。将悬浊液超声处理后以分散反应物，随后在室温下搅拌。搅拌结束后，使用高速离心机将悬浊液离心，离心后去除上清液，保留沉淀，用纯水洗涤、乙醇洗涤。最后，将洗涤干净的沉淀物置于40℃下的真空干燥箱中过夜，待沉淀物完全干燥后将其研碎，最终得到催化剂cu2o ncs-c-copc。

21、本发明还提供上述任意一种方法制备的cu2o ncs-c-copc复合材料。

22、本发明还提供上述的cu2o ncs-c-copc复合材料作为催化剂在电催化还原二氧化碳方法中的应用。

23、本发明的有益效果是：本发明提供一种cu2o ncs-c-copc复合材料及其制备方法及其应用，将负载copc的乙炔黑和cu2o ncs结合，调节分子结构化，使cu2o ncs被copc-c包围，构建催化剂cu2o ncs-c-copc，提高了催化剂的稳定性、选择性和催化活性，可广泛应用于电催化co2还原反应。

24、另外，该催化剂价格低廉，可降低成本并减少对有限资源的压力催化剂，制备过程温和环保，易于实现产品的大批量制备。

技术特征：

1.一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一液态分散剂或所述第二液态分散剂为乙醇、液态聚乙烯醇中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，所述纯化后的乙炔黑的制备方法包括：将乙炔黑分散于无机酸溶液中，经超声、离心处理后，收集下层沉淀物；对沉淀物洗涤、干燥、研磨，得到所述纯化后的乙炔黑。

4.根据权利要求3所述的一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，所述无机酸溶液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，所述cu2o ncs的制备方法包括：将铜盐溶于水中，制得铜盐的水溶液；再将所述铜盐的水溶液与碱金属氢氧化物的水溶液混合，使混合后的溶液逐渐生成蓝色絮状沉淀，形成蓝色悬浊液；再加入抗坏血酸溶液，使所述蓝色悬浊液逐渐转为橙色溶液；对所述橙色溶液搅拌直至形成橙色沉淀；离心、洗涤、真空过夜干燥，得到所述cu2o ncs。

6.根据权利要求5所述的一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，所述铜盐为硫酸铜、氯化铜、溴化铜中的一种。

7.根据权利要求5所述的一种cu2o ncs-c-copc复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。

8.权利要求2-7任意一种方法制备的cu2o ncs-c-copc复合材料。

9.根据权利要求8所述的cu2o ncs-c-copc复合材料作为催化剂在电催化还原二氧化碳方法中的应用。

技术总结本发明提供了一种Cu<subgt;2</subgt;O NCs‑C‑Copc复合材料及其制备方法及其应用，其解决了现有双金属串联催化剂的活性和选择性不稳定的技术问题。其制备方法包括：将纯化后的乙炔黑、Copc加入到第一液态分散剂中，经超声、离心处理后，收集下层沉淀物；对沉淀物洗涤、干燥，制备得到Copc‑C；将Copc‑C和Cu<subgt;2</subgt;O NCs分散于第二液态分散剂中，其中Copc‑C和Cu<subgt;2</subgt;O NCs的质量比为1:(1～4)；经超声、离心处理后，收集下层沉淀物；对沉淀物洗涤、干燥、研磨，最终得到Cu<subgt;2</subgt;O NCs‑C‑Copc复合材料。该复合材料作为催化剂在电催化还原二氧化碳方法中的应用。可广泛应用于材料制备技术领域。技术研发人员：于凯,姜杰,刘吉林,陈阳,余千云,王雪凝,张家园受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）技术研发日：技术公布日：2024/7/4