本發(fā)明專利技術涉及一種氫氧化銦包覆立方銅雙金屬材料及其制備方法和應用。該制備方法包括：將銅鹽、銦鹽、表面活性劑溶解于去離子水中，調(diào)節(jié)pH至堿性，加入還原劑，攪拌，老化，洗滌，干燥。該制備方法簡單、易操作、成本低、對環(huán)境友好；制備得到的氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料具有較大比表面積，存在大量CO2的還原活性位點，可以極大的抑制CO2電化學還原反應中的析氫反應，實現(xiàn)大電流密度，且具有極高的一氧化碳法拉第效率。一氧化碳法拉第效率。一氧化碳法拉第效率。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種氫氧化銦包覆立方銅雙金屬材料及其制備和應用
[0001]本專利技術屬于二氧化碳電催化還原材料及其制備和應用領域，特別涉及一種氫氧化銦包覆立方銅雙金屬材料及其制備方法和應用。
技術介紹
[0002]工業(yè)革命以來由于化石燃料的大量使用導致二氧化碳在大氣中含量在逐年攀升，由此帶來的環(huán)境問題(溫室效應)已經(jīng)引起廣泛關注[Adv.Mater.2013900(2021)]。CO2作為一種豐富的C1資源，將其電化學還原成高附加值的多碳化學品和燃料不僅可以緩解環(huán)境問題而且可以將間歇性的可再生資源(風能、太陽能和潮汐能)有效存儲[Small Methods 4,1900823(2020)]。然而，二氧化碳進行電化學還原可以生成多種物質(zhì)(一氧化碳、甲酸、乙烯、乙醇等)，因此需要開發(fā)具有高選擇性、高穩(wěn)定性和高活性的電催化劑[Adv.Energy Mater.11,2102767(2021)]。研究表明雖然CO2電化學還原生成C2產(chǎn)物具有較高的工業(yè)價值，但是產(chǎn)物一氧化碳與氫氣以不同比例進行混合得到合成氣，后處理可以生成多種工業(yè)價值較高的產(chǎn)物(如：二甲醚、甲醇等)[ChemElectroChem 8,4233
?
4239(2021)]。其中，以銀[ChemSusChem 13,39
?
58(2020)]，金[J.Am.Chem.Soc.139,5652(2017)]，銦[ACS Catal.6,6438
?
6443(2016)]作為金屬催化劑可將CO2還原生成一氧化碳，然而上述材料制備得到的催化劑過電勢較高且電流密度有限[Small 13,1701809(20117)]。
[0003]銅基催化劑可將CO2還原為多種碳氫化合物，如：一氧化碳[ACS Catal.10,672
?
682(2020)]，甲酸[ACS Catal.20,9271
?
9275(2020)],甲烷[ACS Catal.10,3871
?
3880(2020)]以及乙烯[ACS Sustain.Chem.Eng.9(40),13536
?
13544(2021)]等，然而較差的選擇性以及對目標產(chǎn)物具有較低的法拉第效率。
[0004]除銅基催化劑外，銦基催化劑由于具有良好的催化活性且價格低廉受到廣泛關注。特別是銦基催化劑可以有效抑制電催化還原CO2過程中的析氫反應。目前，銦基催化劑還原CO2制一氧化碳相關研究較少，主要由于銦基催化劑具有較高的過電勢，且在較大的過電勢下電流密度較小。Gaston O.Larrazabal等人制備的Cu/In催化劑電流密度大于1.5mA cm
?2在
?
0.6Vvs.RHE[ACS Catal.6,6265
?
6274(2016)]。
技術實現(xiàn)思路
[0005]本專利技術所要解決的技術問題是提供一種氫氧化銦包覆立方銅雙金屬材料及其制備方法和應用，以克服現(xiàn)有技術中二氧化碳電催化還原材料具有電流密度低和法拉第效率較低的缺陷。
[0006]本專利技術提供一種氫氧化銦包覆銅雙金屬材料，所述氫氧化銦包覆在立方氧化亞銅外表面，其中銅和銦摩爾比為2:1～1:9。
[0007]優(yōu)選地，所述氫氧化銦包覆在大小為納米級立方氧化亞銅外表面。
[0008]優(yōu)選地，所述銅和銦摩爾比為1:1、1:2、2:1或2:3。
[0009]本專利技術還提供一種氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料的制備方法，包括：
[0010]將銅鹽、銦鹽、表面活性劑溶解于去離子水中，調(diào)節(jié)pH值至堿性，加入還原劑，攪拌，老化，洗滌，干燥，得到氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料。
[0011]優(yōu)選地，所述銅鹽為二水合氯化銅CuCl2·
2H2O。
[0012]優(yōu)選地，所述銦鹽為三氯化銦InCl3。
[0013]優(yōu)選地，所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。
[0014]優(yōu)選地，所述還原劑為抗壞血酸。
[0015]優(yōu)選地，所述銅鹽、銦鹽和還原劑的摩爾比為0.001～0.1:0.0005～0.01:0.06～6。
[0016]優(yōu)選地，所述銅鹽和表面活性劑的比例為0.001～0.1mol:0.3～7g。
[0017]優(yōu)選地，所述銅鹽和去離子水的比例為0.001～0.1mol:100～1000mL。
[0018]優(yōu)選地，所述將銅鹽、銦鹽、表面活性劑溶解于去離子水中為：將銅鹽和銦鹽溶解于去離子水中，加入表面活性劑攪拌10～40min。
[0019]優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)pH至堿性的方法為：加入氫氧化鈉攪拌20～50min，其中銅鹽和氫氧化鈉的摩爾比為0.001～0.1:0.02～2。
[0020]優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)pH至8～12。
[0021]優(yōu)選地，所述老化溫度為50～70℃，老化時間為2～6h。
[0022]優(yōu)選地，所述洗滌為：分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌。
[0023]優(yōu)選地，所述干燥為：置于真空干燥箱50～70℃恒溫干燥4～10h。
[0024]本專利技術還提供一種上述制備方法制備得到的氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料。
[0025]本專利技術還提供一種上述雙金屬材料在CO2電催化中的應用。
[0026]本專利技術以銅鹽和銦鹽為前驅(qū)體，通過一步共沉淀法將氫氧化銦包覆在立方氧化亞銅外殼(外表面)。
[0027]有益效果
[0028](1)本專利技術氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料本身具有優(yōu)良的導電性能，相對比于單一銅和銦材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化CO2性能。該材料優(yōu)異的電催化性能一方面是由于銅銦雙金的協(xié)同效應，另一方面該催化材料具有較大的活性比表面積，提供豐富的催化活性位點，可以促進CO2與銦包覆立方銅雙金屬催化劑的表面接觸，實現(xiàn)CO2分子轉(zhuǎn)化為一氧化碳，同時可極大抑制二氧化碳電化學還原中的析氫競爭反應(見附圖7)。特別地解決了電催化CO2過程中還原電流密度過低和穩(wěn)定性不佳的問題，從而顯著提高了轉(zhuǎn)化過程中的一氧化碳法拉第效率。
[0029](2)本專利技術制備方法簡單、易操作、成本低、對環(huán)境友好。
[0030](3)本專利技術通過一步法共沉淀法制備氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬催化材料，通過有效調(diào)控溶液中銅銦前驅(qū)體的配比和反應溫度時間等條件，獲得氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料。
附圖說明
[0031]圖1為實施例1中的雙金屬催化劑在N2和CO2飽和條件下的LSV圖；
[0032]圖2為實施例2中的雙金屬催化劑在N2和CO2飽和條件下的LSV圖；
[0033]圖3為實施例3中的雙金屬催化劑在N2和CO2飽和條件下的LSV圖；
[0034]圖4為實施例4中的雙金屬催化劑在N2和CO2飽和條件下的LSV圖；
[0035]圖5為實施例1中雙金屬催化劑的透射電鏡圖；
[0036]圖6為對比例3中雙金屬催化劑的透射電鏡圖；
[003本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種氫氧化銦包覆銅雙金屬材料，其特征在于，所述氫氧化銦包覆在立方氧化亞銅外表面，其中銅和銦摩爾比為2:1～1:9。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙金屬材料，其特征在于，所述氫氧化銦包覆在大小為納米級立方氧化亞銅外表面；銅和銦摩爾比為1:1、1:2、2:1或2:3。3.一種氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料的制備方法，包括：將銅鹽、銦鹽、表面活性劑溶解于去離子水中，將溶液pH值調(diào)節(jié)到堿性，加入還原劑，攪拌，老化，洗滌，干燥，得到氫氧化銦包覆立方氧化亞銅雙金屬材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述銅鹽為二水合氯化銅CuCl2·
2H2O；銦鹽為三氯化銦InCl3；表面活性劑為PVP；還原劑為抗壞血酸Vc。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述銅鹽、銦鹽和還原劑的摩爾比為0.001～0...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：喬錦麗，何瑞楠，李露露，徐能能，魏群山，周本基，
申請(專利權(quán))人：東華大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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