[发明专利]一种铜金纳米线及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种铜金纳米线及其制备方法与应用。本发明公开了一种铜金纳米线，该铜金纳米线不含贵金属，从而降低了制备成本。该铜金纳米线相比于单一金属的纳米线，展现出更优异的催化性能以及一氧化碳的选择性。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种铜金纳米线及其制备方法与应用。

背景技术

化石燃料的大量使用不但加速消耗了有限的自然资源，造成能源危机；同时伴随二氧化碳的大量排放，造成了全球的温室效应。因此，对CO₂进行资源化利用，使其转化成可以利用的燃料，一方面可以在不增加CO₂浓度的情况下提供能源供给；另一方面也可以用来减少大气中CO₂的含量，对解决能源危机与环境问题均具有十分重要的意义。在众多的CO₂利用中，由于电化学还原CO₂具有以下优点：操作条件相对简便(如可以在常温常压下进行)、该过程易于控制(由电极电位和反应温度控制)、可以利用洁净可再生能源(如太阳能、风能)、以及电化学反应系统的紧凑灵活、模块化、易于放大生产等优点而受到广泛的关注。但是CO₂化学性质比较稳定、反应活性低，因此需要制备高效催化剂。

用于电催化还原CO₂的电极材料有很多，其中以贵金属Au、Ag为主的一些催化剂虽然表现出了优越的催化性能，可以将CO₂有效的转变成CO，但是由于电流密度低、贵金属成本高、稀缺性等特点严重阻碍了这类催化剂商业化的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铜金纳米线，该纳米线含有两种金属，两种金属相互协同促进了催化性能的提升，且该铜金纳米线对一氧化碳的选择性高。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种铜金纳米线，所述铜金纳米线的直径为10-200nm，长度为10-1000nm。

本发明还提供了一种铜金纳米线的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将铜源溶液和氢氧化钠溶液混合，再加入表面活性剂进行第一反应，再加入还原剂进行第二反应，得到铜纳米线；

步骤2：将铜纳米线溶液与金源混合搅拌，得到铜金纳米线。

本发明可在较简单、温和的条件下直接合成铜金纳米线，还降低了贵金属的用量，降低了制备成本，同时对环境污染小、不需昂贵的设备及复杂的制备工序，达到了降低制备成本的目的。

本发明步骤1中，所述铜纳米线的直径为10-200nm，长度为10-1000nm；

所述铜源为Cu(NO₃)₂·3H₂O；

所述表面活性剂选自乙二胺，本发明中，乙二胺还充当还原剂；

步骤1中所述还原剂选自水合肼，优选为水合肼；

所述铜源、氢氧化钠、表面活性剂和还原剂的摩尔体积比为(0.1-0.3)mol：(10-30)mol：(0.1-0.3)mL：(10-30)μL；

所述铜源溶液的浓度为0.1-1M，所述氢氧化钠的浓度为10-20M；

所述第一反应的温度为60-90℃，时间为0.5-2h；

所述第二反应的温度为60-90℃，时间为0.5-2h；

步骤1得到所述铜纳米线前，还包括：酸洗；

所述酸洗采用的试剂为硫酸或盐酸；

所述酸洗的试剂的浓度为0.5-2M；

所述酸洗的时间为10-24h。