[发明专利]一种合成高效电催化CO2

说明书

一种合成高效电催化CO₂还原铜锌双金属催化剂的方法，该方法利用原子层沉积技术、水热法和高温退火简单三步法，以原位生长有氧化铜纳米线的铜网为基底，利用原子层沉积技术得到壳核结构氧化铜@氧化锌纳米线，再经过水热法在其表面包裹一层ZIF‑8，最后在惰性气氛保护下高温煅烧得到一种具有相分离结构的铜锌双金属纳米线材料。本方法报道的相分离铜锌双金属纳米线不仅合成方法简单、易操作，更是具有电催化CO₂还原的高效性能和稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料制备与应用技术领域，涉及相分离铜锌双金属纳米线材料的制备技术及应用，具体地说是一种基于原子层沉积技术、水热法外层包覆ZIF-8以及高温煅烧三个步骤制备相分离铜锌双金属纳米线及其在电催化CO₂还原中应用的方法。

背景技术

电催化还原二氧化碳(CO₂)是一种以电能为驱动力，CO₂为原材料，将电能转化为化学能，在实现碳中和的同时得到碳质燃料的人工过程¹。在这一过程中，CO₂可被还原成一氧化碳、甲烷、甲酸、乙酸和乙醇等碳质化合物，但是此技术仍存在CO₂还原产物选择性差、催化剂材料稳定性差等诸多问题。锌金属具有较高的CO选择性，但是锌金属电极以及铜锌合金电极电催化CO₂还原制备CO的法拉第效率(Faradic Efficiency,FE)一直局限于80％左右且稳定性较差^2-4。为推进锌基催化剂在电催化CO₂还原制备CO工业化领域的应用进程，需要进一步提升锌基催化剂材料的催化效率和稳定性。

参考文献

1.Nitopi S,Bertheussen E,Scott S B,et al.Progress and perspectives ofelectrochemical CO₂ reduction on copper in aqueous electrolyte[J]. Chemicalreviews,2019,119(12):7610-7672.

2.Hori Y,Wakebe H,Tsukamoto T,et al.Electrocatalytic process of COselectivity in electrochemical reduction of CO₂ at metal electrodes inaqueous media[J].Electrochimica Acta,1994,39(11-12):1833-1839.

3.Hori Y.Electrochemical CO₂ reduction on metal electrodes[M]//Modernaspects of electrochemistry.Springer,New York,NY,2008:89-189.

4.Katoh A,Uchida H,Shibata M,et al.Design of Electrocatalyst for CO₂Reduction:V.Effect of the Microcrystalline Structures of Cu-Sn and Cu-ZnAlloys on the Electrocatalysis of Reduction[J].Journal of the ElectrochemicalSociety,1994,141(8):2054.

发明内容

本发明的目的是进一步提高铜锌双金属纳米线催化剂电催化还原CO₂制备CO的效率和稳定性，提供一种通过原子层沉积技术、水热法外层包覆ZIF-8以及高温煅烧三个步骤制备具有相分离结构的铜锌双金属纳米线的方法，此结构纳米线具有高效、稳定电催化CO₂还原制备CO的性能。

本发明所提供的技术方案为：