[发明专利]一种铜基催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铜基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将含铜化合物、还原剂加入至第一溶剂中，经溶剂热法制备得到含Cu₂O核的悬浮液；对所述含Cu₂O核的悬浮液进行固液分离处理，得到Cu₂O颗粒；

将所述Cu₂O颗粒、苯胺、过硫酸铵加入至第二溶剂中，通过原位化学氧化法进行聚合反应制得含有Cu₂O@PANI核壳结构的悬浮液；对所述Cu₂O@PANI核壳结构的悬浮液进行固液分离处理，即得聚苯胺包覆的Cu₂O催化剂。

2.根据权利要求1所述的铜基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将含铜化合物加入第一溶剂中溶解，配制成溶液A；

在所述溶液A中加入还原剂并加热，得到含Cu₂O核的悬浮液B；

对所述含Cu₂O核的悬浮液进行除杂、固液分离处理，得到Cu₂O颗粒；

将所述Cu₂O颗粒加入第二溶剂中，配置成悬浮液C；

在所述悬浮液C中加入苯胺、过硫酸铵，进行聚合反应得到含有Cu₂O@PANI核壳结构的悬浮液；

对所述含有Cu₂O@PANI核壳结构的悬浮液进行除杂、固液分离处理，即得聚苯胺包覆的Cu₂O催化剂。

3.根据权利要求2所述的铜基催化剂的制备方法，其特征在于：所述含铜化合物包括乙酸铜、硫酸铜、硝酸铜、卤化铜、乙酰丙酮铜中的至少一种；所述第一溶剂包括乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、水中的至少一种；

所述溶液A中含铜化合物的质量百分浓度为0.5％～15％。

4.根据权利要求2所述的铜基催化剂的制备方法，其特征在于：在所述溶液A中加入还原剂并搅拌0.5～1.5h后，密封加热至体系温度为120℃～200℃，加热1～20h得到含Cu₂O核的悬浮液B；

其中，所述还原剂包括葡萄糖、抗坏血酸、柠檬酸钠、水合肼中的至少一种；所述含铜化合物中Cu元素与所述还原剂的摩尔比为1：(0.05～5)。

5.根据权利要求1～2任一项所述的铜基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第二溶剂为水；

所述Cu₂O颗粒与所述第二溶剂的质量比为(0.0005～0.005)：1。

6.根据权利要求2所述的铜基催化剂的制备方法，其特征在于：在所述悬浮液C中加入苯胺并搅拌0.5～1.5h，而后加入过硫酸铵进行聚合反应2～10h，得到所述含有Cu₂O@PANI核壳结构的悬浮液；其中，控制聚合反应温度为0～25℃；

其中，所述苯胺与所述悬浮液C中的所述Cu₂O颗粒的摩尔比为(0.05～5)：1；所述过硫酸铵与所述悬浮液C中的所述Cu₂O颗粒的摩尔比为(0.05～5)：1，所述苯胺与所述过硫酸铵的摩尔比为(0.2～5)：1。

7.一种铜基催化剂，其特征在于：采用如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得。

8.一种铜基催化剂的应用，其特征在于：所述铜基催化剂应用于酸性体系下电还原二氧化碳和/或一氧化碳制备多碳产物，所述铜基催化剂作为流动电解池中的阴极使用；

其中，所述铜基催化剂采用如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的铜基催化剂的应用，其特征在于：在流动电解池中进行电还原反应，将气体通入阴极，施加负电位或负电流进行电解，即制得多碳产物；

其中，所述气体为二氧化碳和/或一氧化碳，阴极为所述铜基催化剂，阳极为二氧化铱、钛网、泡沫钛中的至少一种，饱和Ag/AgCl电极做参比电极。

10.根据权利要求9所述的铜基催化剂的应用，其特征在于：在流动电解池的电还原反应中，所述气体的流速为1～100mL·min^-1；

电解液包括酸类物质的溶液，或盐类物质的溶液，或酸类物质与盐类物质的混合溶液；

所述电解液的浓度为0.01～10mol·L^-1，pH值小于7；负电位为-0.2V～-1.5V vs.RHE，负电流的电流密度为50～2000mA·cm^-2；

所述多碳产物包括乙烯、乙醇、乙酸和正丙醇中的至少一种。