[发明专利]铜/氧化亚铜催化剂、痕量Ag修饰的铜/氧化亚铜催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种铜/氧化亚铜催化剂、痕量Ag修饰的铜/氧化亚铜催化剂、制备方法及应用，以硼烷络合物等为还原剂，采用液相化学法制备Cu/Cu₂O催化剂，在一定温度范围、常压条件下制备得到纳米多孔结构的Cu/Cu₂O催化剂，该多孔结构是由粒径分布较为均一的颗粒堆积得到的，制备方法简单；制备的痕量Ag修饰的Cu/Cu₂O催化剂，其表面修饰的银高度分散，且过程简单，Ag含量易于控制。制备得到的痕量Ag修饰的Cu/Cu₂O催化剂表现出优异的电化学CO₂还原性能、C₂H₅OH和C₂H₄选择性、能够实现工业级电流密度电解与催化稳定性；本发明可实现Cu基催化剂电催化CO₂还原制备乙醇，C₂H₄等C₂₊化学品的工业化应用。

技术领域

本发明属于工业电催化领域，涉及一种铜/氧化亚铜催化剂、痕量Ag修饰的铜/氧化亚铜催化剂、制备方法及应用。

背景技术

电化学CO₂还原能够利用可再生电力资源将CO₂转化为高价值的燃料和化学品，已经成为一种有潜力的能量转换与储存技术，同时未来有望实现零排放碳循环，有效缓解温室效应，具有重要的现实意义。其中，C₂H₄、C₂H₅OH等作为的CO₂电化学还原产物，具有高附加值和安全性好等特征，且是现代工业生产的主要原料。近年来，电化学CO₂还原作为一种清洁高效的技术备受瞩目。

Cu基催化剂作为目前唯一能够电催化CO₂还原生产C₂₊的催化剂，但目前存在制备方法复杂，不适合规模化生产，且存在产物选择性差、催化活性低和催化稳定性差等诸多问题。尽管通过尺寸形貌调控、氧化状态调控等方法在一定程度上提高了CO₂还原生产C₂₊的选择性，但仍未能实现工业级电流下稳定的C₂₊生产。而普遍认为，Cu-Ag双金属催化剂能够打破单一金属对具有相似键连吸附的反应中间体的吸附能之间的线性关系，以此改变反应路径，并且Cu-Ag双金属位点有利于促进C-C偶合，有望高选择性地获得多碳产物。

因此，开发一种新型的Cu基催化剂，以提供制备方法简单、适合规模化生产制备、稳定、高效的催化剂，用以催化还原CO₂，提高产物C₂H₄和C₂H₅OH的选择性和活性，实现电化学CO₂还原制C₂H₄、C₂H₅OH等C₂₊化学品的产业化和规模化应用，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铜/氧化亚铜催化剂、痕量Ag修饰的铜/氧化亚铜催化剂、制备方法及应用，用于解决现有技术中Cu基催化剂存在的上述一系列的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种Cu/Cu₂O催化剂的制备方法，包括以下步骤：

提供铜盐前驱体溶于纯水中；

提供硼烷络合物溶于无水乙醇溶剂中；

将所述铜盐前驱体和硼烷络合物在一定条件下反应，生成反应产物；

将所述反应产物进行分离、提纯及干燥，获得纳米多孔Cu/Cu₂O催化剂。