一种氯离子掺杂修饰的Sn纳米催化剂、其制备方法和应用

本发明属于能源催化，尤其涉及一种氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂、其制备方法和应用。

背景技术：

1、将二氧化碳转化为高附加值化学品和燃料，为缓解全球能源与环境危机提供了一种可行的策略。其中，充分利用可再生电能和清洁质子源的二氧化碳电还原反应正在受到越来越广的关注。二氧化碳电还原反应的产物包括一氧化碳、甲烷、甲醇、甲酸、乙烯和乙醇等。其中，甲酸具有最高的单位电子数净现值，在医药化工、储氢、燃料电池等领域具有广泛应用。二氧化碳电催化还原制甲酸过程也是最有潜力实现工业化生产的工艺过程之一。高效催化剂的研制是目前开发二氧化碳电催化还原制甲酸工艺过程的关键因素。sn基材料对二氧化碳电催化还原制甲酸反应具有较高的选择性。然而，目前公开的sn基催化剂活性仍然普遍较差，电流密度普遍较低，难以满足工业化应用需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂、其制备方法和应用，本发明中的氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂在二氧化碳电还原制备甲酸反应中催化活性好、选择性高。

2、本发明提供一种氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：

3、a)将sno2与licl混合后在700～900℃下进行热处理，得到氯离子掺杂的sno2固相前驱体；

4、b)将所述氯离子掺杂的sno2固相前驱体进行电化学还原，得到氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂。

5、优选的，所述步骤a)中热处理的时间为5～6小时。

6、优选的，所述sno2与licl的摩尔比为1：(5～15)。

7、优选的，所述将所述氯离子掺杂的sno2固相前驱体负载在电极上，进行电化学还原。

8、优选的，所述电化学还原为恒电流还原。

9、优选的，所述电化学还原的电流窗口为-0.4～-1.2a cm-2；所述电化学还原的时间为5～20s。

10、本发明提供如上文所述的制备方法制备得到的氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂。

11、优选的，所述氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂中cl的原子比例为5～10％。

12、本发明提供如上文所述的氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂在二氧化碳电还原制备甲酸中的应用。

13、本发明提供了一种氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：a)将sno2与licl混合后在700～900℃下进行热处理，得到氯离子掺杂的sno2固相前驱体；b)将所述氯离子掺杂的sno2固相前驱体进行电化学还原，得到氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂。本发明通过在sn催化剂表面进行cl离子的掺杂，压缩sn晶格，稳定了桥式吸附*ocho中间体，降低了决速步骤的反应能垒，使得cl离子修饰的sn纳米催化剂在二氧化碳电还原制备甲酸反应中展现出优异的催化性能。实验结果表明，cl离子修饰的sn纳米催化剂在工业级电流密度下能够高效催化二氧化碳到甲酸的转化。本发明所述的cl离子修饰的sn纳米催化剂具有催化活性好、选择性高的优点。

技术特征：

1.一种氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中热处理的时间为5～6小时。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述sno2与licl的摩尔比为1：(5～15)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述氯离子掺杂的sno2固相前驱体负载在电极上，进行电化学还原。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电化学还原为恒电流还原。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电化学还原的电流窗口为-0.4～-1.2a cm-2；所述电化学还原的时间为5～20s。

7.如权利要求1所述的制备方法制备得到的氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂。

8.根据权利要求7所述的氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂，其特征在于，所述氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂中cl的原子比例为2～8％。

9.如权利要求7或8所述的氯离子掺杂修饰的sn纳米催化剂在二氧化碳电还原制备甲酸中的应用。

技术总结本发明提供了一种氯离子掺杂修饰的Sn纳米催化剂、其制备方法及应用，包括以下步骤：A)将SnO2与LiCl混合后在700～900℃下进行热处理，得到氯离子掺杂的SnO2固相前驱体；B)将所述氯离子掺杂的SnO2固相前驱体进行电化学还原，得到氯离子掺杂修饰的Sn纳米催化剂。本发明通过在Sn催化剂表面进行Cl离子的掺杂，压缩Sn晶格，稳定了桥式吸附*OCHO中间体，降低了决速步骤的反应能垒，使得Cl离子修饰的Sn纳米催化剂在二氧化碳电还原制备甲酸反应中展现出优异的催化性能。本发明所述的Cl离子修饰的Sn纳米催化剂具有催化活性好、选择性高的优点。技术研发人员：郑汉,孔祥栋,耿志刚,曾杰受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9