CN108607560A - CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用 - Google Patents
CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108607560A CN108607560A CN201810241779.4A CN201810241779A CN108607560A CN 108607560 A CN108607560 A CN 108607560A CN 201810241779 A CN201810241779 A CN 201810241779A CN 108607560 A CN108607560 A CN 108607560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cuo
- cuco
- catalyst
- electrochemical reduction
- application according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910016506 CuCo2O4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 claims abstract description 21
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 6
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SZKXDURZBIICCF-UHFFFAOYSA-N cobalt;pentane-2,4-dione Chemical compound [Co].CC(=O)CC(C)=O SZKXDURZBIICCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 claims 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 abstract description 5
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 229910016507 CuCo Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 235000013495 cobalt Nutrition 0.000 description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- MPTQRFCYZCXJFQ-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride dihydrate Chemical compound O.O.[Cl-].[Cl-].[Cu+2] MPTQRFCYZCXJFQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- RWYPDBKDTQPOSR-UHFFFAOYSA-N OC=O.O=C=O Chemical compound OC=O.O=C=O RWYPDBKDTQPOSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical class O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GLCLQRXLJIMIEM-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) dinitrate trihydrate Chemical compound O.O.O.[Co++].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GLCLQRXLJIMIEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- OSFGNZOUZOPXBL-UHFFFAOYSA-N nitric acid;trihydrate Chemical class O.O.O.O[N+]([O-])=O OSFGNZOUZOPXBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005311 nuclear magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 1
- 235000021419 vinegar Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
- C25B3/20—Processes
- C25B3/25—Reduction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种CuO‑CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用。在电化学还原CO2过程中，首先将CuO‑CuCo2O4催化剂分散于异丙醇溶液中，加入5wt.％Nafion溶液，超声分散得到均匀浆料，取浆料涂覆在预处理的电极表面，然后在电解液中通氮除氧，通入CO2，得到CO2饱和的电解液，最后采用三电极测试系统，以涂覆有浆料的电极为工作电极，利用线性扫描伏安法或控制电位电解法对CO2进行电化学还原。本发明中，作为电催化剂CuO‑CuCo2O4可有效将CO2电化学还原为液体燃料C1化合物甲酸和C2化合物乙醇，选择性高，能够将CO2转化为更有价值的醇类及醛类产物，在催化领域和能源存储与转化领域有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于新能源材料技术领域，涉及一种CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用。
背景技术
能源短缺和环境污染已成为当今社会所面临的重要问题。随着不可再生能源的不断减少，大气中CO2的含量日益增加，因此还原CO2制备清洁能源已成为当今全球关注的技术热点。
目前，还原CO2的方法主要有化学法、电化学法、光催化法。其中电化学法还原CO2所需要的实验装置简单，操作便捷，容易进行大规模扩建；温度对反应的影响不大，同时也可以方便的改变测试条件控制还原产物的种类，及调整反应物的使用率与还原产物的转化率。Yi Xie等(Gao S,Lin Y,et al.Partially oxidized atomic cobalt layers forcarbon dioxide electroreduction to liquid fuel[J].Nature,2016,529(7584):68.)以钴和部分氧化的钴(钴与氧化钴共存)为电极材料，在低至0.24V的过电位下CO2的主要还原产物为甲酸，且在电还原二氧化碳成甲酸中具有更好的活性和选择性。这是钴基电极首次用于CO2电还原领域，说明钴元素在催化CO2电还原领域有很大潜力。Katherine B.Holt在(Wang L,et al.In situ spectroscopic monitoring of CO2reduction at copperoxide electrode[J].Faraday discussions,2017,197:517-532.)用原位制备法，使用CuO作电极催化CO2还原至甲酸，但仅将CO2催化还原至一种产物，仅发展到CO2催化还原的第一步，并未继续将其催化成醇类，醛类等更有研究及实用价值的产物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用。
实现本发明目的的技术解决方案为：
CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用。
上述CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用，具体方法为：
Sp.1，将CuO-CuCo2O4催化剂分散于异丙醇溶液中，加入5wt.％Nafion溶液，超声分散得到均匀浆料，取浆料涂覆在预处理的电极表面；
Sp.2，在电解液中通氮除氧，通入CO2，得到CO2饱和的电解液；
Sp.3，采用三电极测试系统，以涂覆有浆料的电极为工作电极，利用线性扫描伏安法对CO2进行电化学还原。
优选地，Sp.1中，所述的异丙醇溶液中，异丙醇与水的体积比为1:3。
优选地，Sp.1中，所述的异丙醇溶液与5wt.％Nafion溶液的体积比为50:1。
优选地，Sp.2中，所述的电解液为0.1M的NaHCO3电解液。
优选地，Sp.3中，采用线性扫描伏安法时，电化学还原参数为：电位0V～-2.0V，扫描速度为50mv/s。
所述的CuO-CuCo2O4催化剂通过以下步骤制备：
步骤1，按铜盐与钴盐摩尔比为1：0.1～2，将铜盐和钴盐完全溶于混合醇溶剂中，所述的混合醇溶剂为一元醇与多元醇的混合溶剂，一元醇与多元醇的体积比为1:9～9:1；
步骤2，将步骤1中得到的溶液在120～180℃下进行溶剂热反应2～12h，反应结束后冷却至室温，离心、洗涤、干燥，得到CuO-CuCo2O4前驱体；
步骤3，将CuO-CuCo2O4前驱体在空气氛围下，350～600℃下煅烧，得到空心结构的CuO-CuCo2O4催化剂。
优选地，步骤1中，所述的铜盐选自硝酸铜、硫酸铜或氯化铜，钴盐选自硝酸钴、醋酸钴或乙酰丙酮钴。
优选地，步骤1中，所述的一元醇为乙醇或异丙醇，多元醇为丙三醇或乙二醇。
优选地，步骤1中，所述的混合醇溶剂为异丙醇与丙三醇的混合溶剂。
优选地，步骤1中，所述的一元醇与多元醇的体积比为2:1。
优选地，步骤2中，洗涤是先乙醇洗涤再水洗，干燥时间为8～12h。
优选地，步骤3中，煅烧过程中，升温速率为1～5℃/min，煅烧时间1～5h。
本发明与现有的技术相比，其显著的优点是：
(1)作为电催化剂CuO-CuCo2O4可有效将CO2电化学还原为液体燃料C1化合物甲酸和C2化合物乙醇，选择性高，能够将CO2转化为更有价值的醇类及醛类产物。
(2)空心结构的CuO-CuCo2O4催化剂比表面积大，催化活性高，电化学性能优异，平均电流密度达到11.3mA cm-2，在催化领域和能源存储与转化领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的空心结构CuO-CuCo2O4催化剂的TEM(a)、XRD(b)、LSV(c)、恒电流极化曲线(d)以及液体核磁图谱(e)。
图2为实施例2(a)、实施例3(b)、实施例4(c)、实施例5(d)、对比例1(e)、对比例2(f)、对比例3(g)和对比例4(h)制备的CuO-CuCo2O4催化剂的TEM。
图3为实施例2(a)、实施例3(b)、实施例4(c)、实施例5(d)、对比例1(e)、对比例2(f)、对比例3(g)和对比例4(h)制备的CuO-CuCo2O4催化剂的LSV曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
在以下实施例中，CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用，具体步骤为：
(1)将CuO-CuCo2O4催化剂分散于1mL异丙醇溶液(异丙醇与水的体积比为1:3)中，加入20μL 5wt.％Nafion溶液，超声分散得到均匀浆料，取7.5μL浆料涂覆在预处理的洁净的玻碳电极表面；
(2)向电解液中持续通入氮气15min，排除电解液中的氧气，然后再持续通入CO2气体15min，得到CO2饱和的0.1M的NaHCO3电解液；
(3)采用三电极测试系统，以涂覆有浆料的电极为工作电极，利用线性扫描伏安法对CO2进行电化学还原，电化学还原参数为：电位0V～-2.0V(从正电位扫向负电位)，扫描速度为50mv/s。
实施例1
异丙醇/丙三醇混合溶剂体系下采用溶剂热法合成CuO-CuCo2O4催化剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取0.107g三水硝酸钴和0.072g三水硝酸铜加到100mL烧杯中，然后加入36mL异丙醇，再加入18mL丙三醇，磁力搅拌至反应物完全溶解；
第二步：将第一步得到的溶液转移到100mL水热釜中，180℃恒温下反应12h；
第三步：将第二步反应产物冷却至室温，然后离心分离、洗涤、干燥；
第四步：取出第三步干燥后产物50mg放于石英磁舟，然后空气氛围下以1℃/min升温速率600℃恒温2h煅烧得到空心结构CuO-CuCo2O4催化剂。
制得的CuO-CuCo2O4催化剂的XRD图见图1a，TEM见图1b，LSV见图1c，恒电位极化曲线见图1d，液体核磁见图1e。综合这些图可知，制备的空心结构的CuO-CuCo2O4催化剂，应用于电化学还原CO2，起始还原电位为-0.9V，在-1.8V电位下的还原电流电流密度值为11.3mAcm-2，而且从液体核磁谱图可以看出CO2还原的产物不止含有甲酸，还能够将CO2转化为更有价值的醇类及醛类产物。
实施例2
异丙醇/乙二醇混合溶剂体系下采用溶剂热法合成CuO-CuCo2O4催化剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取0.87g乙酸钴和0.051g二水氯化铜加到100mL烧杯中，然后加入45mL异丙醇，再加入5mL乙二醇，磁力搅拌至反应物完全溶解；
第二步：将第一步得到的溶液转移到100mL水热釜中，180℃恒温下反应12h；
第三步：将第二步反应产物冷却至室温，然后离心分离、洗涤、干燥；
第四步：取出第三步干燥后产物50mg放于石英磁舟，然后空气氛围下以2℃/min升温速率450℃恒温2h煅烧得到CuO-CuCo2O4催化剂。
图2a和图3a为实施例2制备的CuO-CuCo2O4催化剂的TEM和LSV曲线。
实施例3
乙醇/丙三醇混合溶剂体系下采用溶剂热法合成CuO-CuCo2O4催化剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取0.087g六水硝酸钴和0.048g硫酸铜加到100mL烧杯中，然后加入30mL乙醇，再加入30mL丙三醇，磁力搅拌至反应物完全溶解；
第二步：将第一步得到的溶液转移到100mL水热釜中，180℃恒温下反应12h；
第三步：将第二步反应产物冷却至室温，然后离心分离、洗涤、干燥；
第四步：取出第三步干燥后产物50mg放于石英磁舟，然后空气氛围下以5℃/min升温速率400℃恒温2h煅烧得到CuO-CuCo2O4催化剂。
图2b和图3b为实施例3制备的CuO-CuCo2O4催化剂的TEM和LSV曲线。
实施例4
异丙醇/丙三醇混合溶剂体系下采用溶剂热法合成CuO-CuCo2O4催化剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取0.053g乙酰丙酮钴和0.102g三水硝酸铜加到100mL烧杯中，然后加入5mL异丙醇，再加入45mL丙三醇，磁力搅拌至反应物完全溶解；
第二步：将第一步得到的溶液转移到100mL水热釜中，180℃恒温下反应12h；
第三步：将第二步反应产物冷却至室温，然后离心分离、洗涤、干燥；
第四步：取出第三步干燥后产物50mg放于石英磁舟，然后空气氛围下以3℃/min升温速率500℃恒温2h煅烧得到CuO-CuCo2O4催化剂。
图2c和图3c为实施例4制备的CuO-CuCo2O4催化剂的TEM和LSV曲线。
实施例5
本发明，异丙醇/丙三醇混合溶剂体系下采用溶剂热法合成CuO-CuCo2O4催化剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取0.087g乙酸钴和0.051g二水氯化铜加到100mL烧杯中，然后加入36mL异丙醇，再加入18mL丙三醇，磁力搅拌至反应物完全溶解；
第二步：将第一步得到的溶液转移到100mL水热釜中，180℃恒温下反应12h；
第三步：将第二步反应产物冷却至室温，然后离心分离、洗涤、干燥；
第四步：取出第三步干燥后产物50mg放于石英磁舟，然后空气氛围下以1℃/min升温速率350℃恒温2h煅烧得到CuO-CuCo2O4催化剂。
图2d和图3d为实施例5制备的CuO-CuCo2O4催化剂的TEM和LSV曲线。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的是三水硝酸钴和三水硝酸铜的摩尔比为0：1，所制备的材料为单独的CuO催化剂。
图2e和图3e为对比例3制备的材料的TEM和LSV曲线。由LSV曲线可知单纯的CuO催化剂起始还原电位较高，催化活性差。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的溶剂热反应温度为90℃。
图2f和图3f为对比例3制备的材料的TEM和LSV曲线。由LSV曲线可知该材料起始还原电位较高，催化活性差。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的煅烧温度为200℃。
图2g和图3g为对比例3制备的材料的TEM和LSV曲线。由LSV曲线可知该材料起始还原电位较高，催化活性差。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的丙三醇与异丙醇的溶剂比为0:1。
图2h和图3h为对比例4制备的材料的TEM和LSV曲线。由LSV曲线可知该材料起始还原电位较高，催化活性差。
Claims (10)
1.CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，具体方法为：
Sp.1，将CuO-CuCo2O4催化剂分散于异丙醇溶液中，加入5wt.％Nafion溶液，超声分散得到均匀浆料，取浆料涂覆在预处理的电极表面；
Sp.2，在电解液中通氮除氧，通入CO2，得到CO2饱和的电解液；
Sp.3，采用三电极测试系统，以涂覆有浆料的电极为工作电极，利用线性扫描伏安法或控制电位电解法对CO2进行电化学还原。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，Sp.1中，所述的异丙醇溶液中，异丙醇与水的体积比为1:3；所述的异丙醇溶液与5wt.％Nafion溶液的体积比为50:1。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，Sp.2中，所述的电解液为0.1M的NaHCO3电解液。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，Sp.3中，采用线性扫描伏安法时，电化学还原参数为：电位0V～-2.0V，扫描速度为50mv/s。
6.根据权利要求1～5任一所述的应用，其特征在于，所述的CuO-CuCo2O4催化剂通过以下步骤制备：
步骤1，按铜盐与钴盐摩尔比为1：0.1～2，将铜盐和钴盐完全溶于混合醇溶剂中，所述的混合醇溶剂为一元醇与多元醇的混合溶剂，一元醇与多元醇的体积比为1:9～9:1；
步骤2，将步骤1中得到的溶液在120～180℃下进行溶剂热反应2～12h，反应结束后冷却至室温，离心、洗涤、干燥，得到CuO-CuCo2O4前驱体；
步骤3，将CuO-CuCo2O4前驱体在空气氛围下，350～600℃下煅烧，得到空心结构的CuO-CuCo2O4催化剂。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤1中，所述的铜盐选自硝酸铜、硫酸铜或氯化铜，钴盐选自硝酸钴、醋酸钴或乙酰丙酮钴，所述的一元醇为乙醇或异丙醇，多元醇为丙三醇或乙二醇，所述的一元醇与多元醇的体积比为2:1。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤1中，所述的混合醇溶剂为异丙醇与丙三醇的混合溶剂。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤2中，洗涤是先乙醇洗涤再水洗，干燥时间为8～12h。
10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤3中，煅烧过程中，升温速率为1～5℃/min，煅烧时间1～5h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810241779.4A CN108607560B (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810241779.4A CN108607560B (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108607560A true CN108607560A (zh) | 2018-10-02 |
| CN108607560B CN108607560B (zh) | 2021-06-04 |
Family
ID=63658808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810241779.4A Active CN108607560B (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108607560B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111375426A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-07 | 南京工业大学 | 一种SnS/S-C催化剂及电催化还原CO2的应用 |
| CN114904538A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-16 | 浙江工业大学 | 生物质炭负载的钯/钴酸铜复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101931081A (zh) * | 2010-08-27 | 2010-12-29 | 西安交通大学 | 电化学还原二氧化碳制甲醇的空气扩散电极制备方法 |
| CN103566934A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-12 | 东华大学 | 二氧化碳电化学还原催化剂及其制备和应用 |
| KR20160019743A (ko) * | 2014-08-12 | 2016-02-22 | 광주과학기술원 | 산화금속을 포함하는 캐소드를 이용한 이산화탄소 환원 방법 |
| CN106391013A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 北京福美加能源科技有限公司 | 电化学还原二氧化碳为一氧化碳的催化剂及其制备方法 |
| CN106622241A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 纳米尖晶石型催化剂及其制备方法 |
| CN106630103A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-05-10 | 天津工业大学 | 一种固体催化剂降解苯酚的方法 |
-
2018
- 2018-03-22 CN CN201810241779.4A patent/CN108607560B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101931081A (zh) * | 2010-08-27 | 2010-12-29 | 西安交通大学 | 电化学还原二氧化碳制甲醇的空气扩散电极制备方法 |
| CN103566934A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-12 | 东华大学 | 二氧化碳电化学还原催化剂及其制备和应用 |
| KR20160019743A (ko) * | 2014-08-12 | 2016-02-22 | 광주과학기술원 | 산화금속을 포함하는 캐소드를 이용한 이산화탄소 환원 방법 |
| CN106391013A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 北京福美加能源科技有限公司 | 电化学还原二氧化碳为一氧化碳的催化剂及其制备方法 |
| CN106622241A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 纳米尖晶石型催化剂及其制备方法 |
| CN106630103A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-05-10 | 天津工业大学 | 一种固体催化剂降解苯酚的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A. SHANMUGAVANI ET AL.: ""Improved electrochemical performances of CuCo2O4/CuO nanocomposites for asymmetric supercapacitors"", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 * |
| 叶海涛: ""基于 Cu-Co 复合空心球用作锂离子电池负极材料"", 《广东化工》 * |
| 池定惠: ""纳米氧化铜电催化二氧化碳合成一元醇的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111375426A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-07 | 南京工业大学 | 一种SnS/S-C催化剂及电催化还原CO2的应用 |
| CN111375426B (zh) * | 2020-03-19 | 2023-02-28 | 南京工业大学 | 一种SnS/S-C催化剂在电催化还原CO2中的应用 |
| CN114904538A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-16 | 浙江工业大学 | 生物质炭负载的钯/钴酸铜复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114904538B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-07-18 | 浙江工业大学 | 生物质炭负载的钯/钴酸铜复合材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108607560B (zh) | 2021-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105107536B (zh) | 一种多面体形磷化钴电解水制氢催化剂的制备方法 | |
| CN108671921A (zh) | CuO-CuCo2O4催化剂的制备方法 | |
| CN108265314B (zh) | 双金属氮化物纳米线全分解水电催化剂、合成方法和应用 | |
| CN104549242B (zh) | 一种纳米钯‑石墨烯三维多孔复合电催化剂的制备方法 | |
| Tan et al. | Pd-around-CeO 2− x hybrid nanostructure catalyst: three-phase-transfer synthesis, electrocatalytic properties and dual promoting mechanism | |
| CN108480656A (zh) | 一种厚度可控的铋纳米片及其合金的制备方法和应用 | |
| CN106025302A (zh) | 一种单胞厚度纳米多孔四氧化三钴纳米片阵列电催化材料 | |
| CN108385124A (zh) | 一种用于析氢反应的过渡族金属/碳管/石墨烯电催化剂的制备方法 | |
| CN109524678A (zh) | 一种析氧铁钴合金-铁酸钴/氮掺杂纳米碳管复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| Huang et al. | Activating copper oxide for stable electrocatalytic ammonia oxidation reaction via in-situ introducing oxygen vacancies | |
| CN107597169A (zh) | 一种生物质基氮掺杂多孔碳多功能复合催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN104437475B (zh) | 一种Pt/amTiO2/rGO电催化剂及制备方法 | |
| CN105449230B (zh) | 一种LaCoO3/N-rGO复合物及其制备和应用方法 | |
| CN109082683A (zh) | 二元复合金属氮化物纳米线全分解水电催化剂及合成方法 | |
| CN111437853B (zh) | 一种负载碳化钒的CoP微球三功能催化材料的制备方法及其应用 | |
| CN109638300A (zh) | 特殊形貌稀土氧化铈的制备方法 | |
| CN108607560A (zh) | CuO-CuCo2O4催化剂在电化学还原CO2中的应用 | |
| CN103831102A (zh) | 一种石墨烯催化剂的制备方法 | |
| CN101162780B (zh) | 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及其制备方法 | |
| CN111041508A (zh) | 四氧化三钴阵列/钛网分解水制氧电极及其制备方法 | |
| CN105895929B (zh) | 一种金属空气电池电极催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112522731B (zh) | 一种应用于高效二氧化碳还原反应生成乙烯的镧铜纳米复合催化剂的制备方法 | |
| CN109560299A (zh) | 一种纳米线网结构PtCu合金催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN104815647A (zh) | 一种高活性多孔LaMnO3+δ电催化剂的制备方法 | |
| CN101814609B (zh) | 一种用于直接甲醇燃料电池的阳极复合催化剂Pt-HxMoO3及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |