CN114196982B - 用于电催化CO2还原的CuSe催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于电催化CO2还原的CuSe催化剂制备方法，步骤1，称取CuO粉和Se粉进行球磨；步骤2，将球磨后的粉末进行退火处理，得到催化剂；采用简单的球磨和后续热处理的方法，制备了CuSe催化剂用于CO2电化学还原。通过调节CuO与Se的比例及退火的温度，有效提高了还原产物的选择性。本发明实验方法简单，调控效果显著，是一种可行的CO2还原催化剂的合成方案，具有很大的工业应用潜力。

Description

用于电催化CO2还原的CuSe催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于电催化技术领域，具体涉及用于电催化CO2还原的CuSe催化剂的制备方法。
背景技术
理想状态下CO2气体的排放和消耗是一个平衡。然而，化石燃料的大量燃烧，森林的过度砍伐，土地大规模利用等因素严重扰乱碳循环，导致大气中CO2浓度急剧增加，带来一系列气候环境危害。众多研究开始着眼于CO2转化技术，其中电催化CO2还原(CO2RR)因其电位可控、耗能小、清洁、可循环等优点逐渐成为研究热点。该方法既能缓解碳排放带来的环境压力，又能得到高附加值产品(如CO、CH4、HCOOH、C2H4、C2H5OH等)，从而解决能源危机。Cu作为唯一能够转化CO2生成大量碳氢产物的CO2还原催化剂，一直备受关注。但Cu催化剂的产物复杂，且伴随着严重的副反应析氢，同时过电位大，需要克服较高的热力学和动力学能垒。故如何提高碳氢产物的选择性是极具挑战的。因此，本发明提供了一种用于电催化CO2还原的CuSe催化剂制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电催化CO2还原的CuSe催化剂的制备方法，有效提高现有催化剂还原CO2产物选择性。
本发明所采用的技术方案是，用于电催化CO2还原的CuSe催化剂制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，称取CuO粉和Se粉进行球磨；
步骤2，将球磨后的粉末进行退火处理，得到催化剂。
本发明的特点还在于：
其中步骤1中CuO粉和Se粉的质量比为(5～20)∶1；
其中步骤1中球磨的过程具体为：将CuO粉和Se粉装入氧化锆球磨罐中，球磨8h，球磨时正反转交替球磨，每30min交换一次方向，交换方向时中间间隔停歇30min；
其中球磨罐中大球和小球的数量比为1:3；
其中步骤2中将球磨后的粉末放入管式炉中，进行退火90min。
本发明的有益效果是：
采用简单的球磨和后续热处理的方法，制备了CuSe催化剂用于CO2电化学还原。通过调节CuO与Se的比例及退火的温度，有效提高了还原产物的选择性；本发明实验方法简单，调控效果显著，是一种可行的CO2还原催化剂的合成方案，具有很大的工业应用潜力。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的催化剂的在不同电位下还原产物分布图；
图2是本发明实施例2制备的催化剂的在不同电位下还原产物分布图；
图3是本发明实施例3制备的催化剂的在不同电位下还原产物分布图；
图4是本发明实施例4制备的催化剂的在不同电位下还原产物分布图；
图5是本发明实施例5制备的催化剂的在不同电位下还原产物分布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了用于电催化CO2还原的CuSe催化剂制备方法，其按照以下步骤具体实施：
步骤1，称取一定量的CuO粉末和Se粉末，装入氧化锆球磨罐中，球磨8h，CuO和Se粉的质量比为(5～20)∶1，球磨罐中装入大珠子12个，小珠子36个；球磨时正反转交替球磨，每30min交换一次方向，交换方向时中间间隔停歇30min。
步骤2，将步骤1得到的产物粉末放入管式炉中，进行退火90min；收集产物，既得本发明的催化剂。
实施例1
称取质量比为5∶1的CuO粉末和Se粉末，装入氧化锆球磨罐中，球磨8h。将得到产物粉末放入管式炉中，在280℃，进行退火90min。收集产物，既得本发明的催化剂。
实施例2
称取质量比为10∶1的CuO粉末和Se粉末，装入氧化锆球磨罐中，球磨8h。将得到产物粉末放入管式炉中，在280℃，进行退火90min。收集产物，既得本发明的催化剂。
实施例3
称取质量比为20∶1的CuO粉末和Se粉末，装入氧化锆球磨罐中，球磨8h。将得到产物粉末放入管式炉中，在280℃，进行退火90min。收集产物，既得本发明的催化剂。
实施例4
称取质量比为10∶1的CuO粉末和Se粉末，装入氧化锆球磨罐中，球磨8h。将得到产物粉末放入管式炉中，在400℃，进行退火90min。收集产物，既得本发明的催化剂。
实施例5
作为对照，称取质量为1g的CuO粉末，装入氧化锆球磨罐中，球磨8 h。将得到产物粉末放入管式炉中，在280℃，进行退火90min。收集产物，既得本发明的催化剂。
将本发明制备的催化剂用于在气体扩散电极流动池中CO2还原电化学测试。其中将所制备的催化剂涂敷在疏水碳纸上作为工作电极，工作电极一边与电解液接触，一边与CO2气体接触，在催化剂附近形成气液固三相催化界面。对电极为泡沫镍，参比电极为Ag/AgCl2电极，隔膜为阴离子交换膜，电解液为1M KOH溶液。在不同电位下，依次对实施例1～5制备的催化剂进行i-t测试，分析CO2还原产物分布。利用气相色谱仪分析气相产物的浓度，利用1H核磁共振对液相产物进行分析，对它们分别计算法拉第效率。
图1～5分别对应实施例1～5所制备催化剂在不同电位下还原产物的分布。从图中可以看出，与实施例5相比，实施例1～4所制备催化剂的还原产物选择性有明显改变。值得注意的是，与CuO相比，CuSe的还原产物中， H2的法拉第效率明显降低，说明CuSe能有效抑制析氢。并且，CO的法拉第效率降低，而CO是C2产物生成过程中的重要中间体，这就意味着CuSe 有利于加氢反应的进行有助于产生C2+产物的潜力。进一步的C2产物分析也证实了这点。对比图1～3，可以发现当CuO与Se的比例为10:1时，H2的法拉第效率最低，而C2+产物的法拉第效率最高，可达50％。说明适当的Se 引入可以促进C-C键耦合，因此更利于C2H4、C2H5OH的生成。对比图2、4，发现不同的退火温度可以影响催化剂的产物选择性，在400℃退火后，与 280℃退火，相比HCOOH的选择性有了明显的提高，但析氢反应随之也更严重。
本发明提供了一种简易制备CuSe催化剂用于CO2电催化还原的方法。采用简单球磨和后续热处理的方法，便可得到高选择性的CO2电催化还原催化剂。本发明是一种可行的CO2还原催化剂的合成方案，具有很大的工业应用潜力。

Claims (1)

1.用于电催化CO2还原的CuSe催化剂制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，称取CuO粉和Se粉进行球磨，CuO粉和Se粉的质量比为(5～20)∶1；球磨的过程具体为：将CuO粉和Se粉装入氧化锆球磨罐中，球磨8h，球磨时正反转交替球磨，每30min交换一次方向，交换方向时中间间隔停歇30min，球磨罐中大球和小球的数量比为1:3；
步骤2，将球磨后的粉末放入管式炉中，进行退火90min，得到催化剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116043258A (zh) * 2023-01-18 2023-05-02 南京航空航天大学 一种自支撑硒化铜纳米片电催化剂的制备方法及应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61222910A (ja) * 1985-03-28 1986-10-03 Mitsubishi Metal Corp セレン化亜鉛ドーパント用高純度セレン化銅粉末の製造方法
CN100408471C (zh) * 2006-08-25 2008-08-06 南京大学 纳米金属硫化物的制备方法
CN101792931B (zh) * 2010-03-24 2012-07-25 南开大学 一种金属硫化物单晶材料及其制备方法
JP5713756B2 (ja) * 2011-03-30 2015-05-07 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 セレン化銅粒子粉末およびその製造方法
US11339487B2 (en) * 2019-02-28 2022-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Synergistic effects of multi-faceted CU2O nanocrystals for electrochemical CO2 reduction
CN110280277B (zh) * 2019-07-17 2022-04-26 肇庆市华师大光电产业研究院 一种二氧化碳电化学还原催化剂及其制备方法
CN111905771B (zh) * 2020-08-12 2022-11-11 西安理工大学 一种利用硒修饰不同晶面氧化亚铜的催化剂的制备方法

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