【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電極材料的，具體涉及一種銅鈷修飾光陰極及其制備和光電催化尿素合成的應用。
技術介紹
1、酰胺類化學品尿素（co(nh2)2），在醫藥、工農業等領域具有廣泛的應用，但其工業生產是以氨（高溫、高壓條件下生產而得）和二氧化碳（co2）為原料的高耗能、高污染過程。因此，迫切需要選擇合適的氮源，并發展溫和條件下綠色可持續的尿素合成方法。
2、近幾年，研究者們在環境條件下通過電催化co2/no3-共還原偶聯實現了尿素的綠色合成，但因雙分子共吸附、還原偶聯的動力學過程緩慢，實際合成尿素所需要的電勢遠高于理論電勢（0.81v相對于標準氫電極），消耗了較多的二次能源電能。光電催化系統將半導體與催化劑集成電極，可以利用半導體吸收太陽光產生的光電壓補償尿素合成的過電勢，從而減少電能的輸入，為尿素的高效合成提供了新思路。因此，光電催化co2/no3-共還原偶聯制尿素，是尿素綠色可持續生產的新型、有效策略。
3、光陰極材料是光電催化co2/no3-共還原偶聯為尿素的核心。高效光電催化尿素合成的光陰極材料應同時滿足吸光能力強、能帶結構合適、穩定且表面能高效催化co2/no3-共還原偶聯為尿素。p型半導體cu2o，廉價、帶隙~2.0ev、理論光電流高達14.7ma/cm2，是被廣泛應用的光陰極材料，且其導帶電勢能同時滿足co2與no3-的還原電勢，極具潛力實現co2/no3-轉化制尿素的光陰極材料。然而研究發現，cu2o在溶液中被氧化和還原的平衡電位處于其禁帶間，既容易被導帶上的電子還原也容易被價帶上的空穴氧化，因此cu
技術實現思路
1、針對現有技術中cu2o作為光陰極容易受到光腐蝕，以及催化合成尿素時產率較低的問題，本專利技術提供一種銅鈷修飾光陰極及其制備和光電催化尿素合成的應用，以解決上述問題。本專利技術采用在cu2o納米棒表面構筑銅鈷雙單原子包覆層，提升cu2o光陰極抗腐蝕性的同時，還利用雙活性中心提高cu2o光陰極催化co2/no3-還原制尿素的效率。
2、本專利技術的技術方案為：
3、第一方面，本專利技術提供一種銅鈷修飾的光陰極，其采用了cu2o@cu1co1/nc催化電極材料。
4、第二方面，本專利技術提供一種上述銅鈷修飾的光陰極的制備方法，包括以下步驟：
5、（1）分別以潔凈的銅片、鉑片和ag/agcl電極作為工作電極、對電極和參比電極，以3m的koh溶液為電解液，在10ma/cm2的電流下，恒電流電化學氧化10min；電解結束后，得到藍色的cu(oh)2/cu片，用蒸餾水沖洗，并放在真空干燥箱中干燥備用；
6、（2）將上述制得的藍色cu(oh)2/cu片首先置于管式爐中，180℃空氣中煅燒1h，轉化為cuo，然后在氬氣流（純度99.9995%）氣氛中600℃下退火4h；自然降溫，得到cu2o/cu片；
7、（3）將上述制得的cu2o/cu片浸入20ml含有0.1m的鹽酸多巴胺的水溶液中，用1.0m的koh溶液調節ph至9，向該溶液中加入0.01m的cu(no3)2和0.01m的co(no3)2，靜置10min成膜；將銅鈷多巴胺包覆的cu2o/cu片取出，清洗干燥后置于管式爐中，氬氣氛圍中500℃煅燒1h，即可得到cu2o@cu1co1/nc。
8、進一步的，所述步驟（1）中，將銅片依次放入丙酮、乙醇、二次水、鹽酸溶液超聲清洗15min；清洗完成后，將銅片用蒸餾水沖洗3次，洗凈表面殘存的鹽酸溶液，并放在真空干燥箱中干燥以備使用。
9、進一步的，cu(no3)2和co(no3)2的摩爾比為1:10~10:1。
10、所述潔凈的銅片是指將所購買的銅片進行如下處理：首先，將銅片裁剪為3cm×1cm尺寸的矩形，以便后續作為支撐電極；將裁剪好的銅片分別依次放入丙酮、乙醇、二次水、鹽酸溶液（v水：v鹽酸=3:1）超聲清洗15min，這樣可以除去基底表面可能存在的有機物、氧化層等雜質；待超聲清洗完成后，將銅片用蒸餾水沖洗3次，洗凈表面殘存的鹽酸溶液，并放在真空干燥箱中干燥以備使用。
11、第三方面，本專利技術提供一種包含cu2o@cu1co1/nc的電解池，其中以銅片表面生長cu2o@cu1co1/nc納米棒陣列為光陰極，鉑片作為陽極，ag/agcl電極作為參比電極，含有co2的0.1m?khco3與0.05m?kno3的混合液作為電解液。
12、第四方面，本專利技術提供一種利用上述電解池催化co2/no3-還原偶聯為尿素的應用，其中利用300w氙燈加上am1.5g濾光片模擬太陽光（光強100mw·cm-2），測試光照與否條件下的線性掃描曲線（lsv），并根據光照與否的lsv選擇合適的偏壓范圍，在不同偏壓下進行恒電位光電解。隨后，我們分別用比色法、高效液相色譜法、核磁1h譜法三種定量測試方法檢測空白電解液（0.1m?khco3）與同時存在co2/no3-(0.05m?kno3)的電解液在0.1vvs.rhe條件下光電解2h后的尿素產物。
13、本專利技術實施例提供了一種銅鈷雙單原子雙效層修飾的cu2o光陰極的制備方法并應用于光電催化尿素合成。設計合成納米棒狀結構的cu2o@cu1co1/nc催化材料，成本低廉，具有高活性面積。該材料被應用于光電催化co2/no3-共還原偶聯制尿素時，表現出較高的尿素產率和高的法拉第效率。在整個反應過程中，裝置設備簡單，具有廣闊的市場應用前景。
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1.一種銅鈷修飾的光陰極，其特征在于，光陰極為Cu2O@Cu1Co1/NC催化電極材料。
2.一種如權利要求1所述的光陰極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，將銅片依次放入丙酮、乙醇、二次水、鹽酸溶液超聲清洗15min；清洗完成后，將銅片用蒸餾水沖洗3次后在真空干燥箱中干燥。
4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述Cu(NO3)2和Co(NO3)2的摩爾比為1:10~10:1。
5.?一種包含如權利要求1所述的光陰極的電解池，其特征在于，以Cu2O@Cu1Co1/NC為光陰極，鉑片作為陽極，Ag/AgCl電極作為參比電極，含有CO2的0.1M?KHCO3與0.05M?KNO3的混合液作為電解液。
6.一種使用如權利要求5所述的電解池催化CO2/NO3-還原偶聯為尿素的應用。
7.?如權利要求6所述的應用，其特征在于，以Cu2O@Cu1Co1/NC為光陰極，鉑片作為陽極，Ag/AgCl電極作為參比電極，使用光強為100mW·cm-2的光
...【技術特征摘要】
1.一種銅鈷修飾的光陰極，其特征在于，光陰極為cu2o@cu1co1/nc催化電極材料。
2.一種如權利要求1所述的光陰極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，將銅片依次放入丙酮、乙醇、二次水、鹽酸溶液超聲清洗15min；清洗完成后，將銅片用蒸餾水沖洗3次后在真空干燥箱中干燥。
4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述cu(no3)2和co(no3)2的摩爾比為1:10~10:1。
5.?一種包含如權利要求1所述的...
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