本發(fā)明屬于電催化二氧化碳(co2)還原領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電催化co2還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑。

背景技術(shù)：

1、隨著社會的高速發(fā)展，人類對能源的需求量日益增長。自第一次工業(yè)革命以來，煤、石油、天然氣等化石燃料的大規(guī)模使用，導(dǎo)致大量co2排放，由此帶來的全球變暖、海水酸化等環(huán)境問題日益凸顯，嚴(yán)重威脅著人類的生存安全。因此碳捕集利用與封存(ccus)受到越來越廣泛的關(guān)注，其中作為co2利用技術(shù)之一的電催化co2還原技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)以可再生電能為能源將co2電化學(xué)轉(zhuǎn)化為高附加值燃料和化學(xué)品，擁有巨大發(fā)展?jié)摿?。電催化co2還原反應(yīng)產(chǎn)物眾多，其中甲酸可用作燃料電池原料、化工原料等，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場前景。

2、銦基催化劑為常見的電催化co2還原產(chǎn)甲酸催化劑，該類催化劑具有甲酸選擇性高、毒性小等優(yōu)點(diǎn)，但也仍存在反應(yīng)電流密度小、穩(wěn)定性差等問題亟待解決。目前，研究較多的銦基催化劑為晶態(tài)催化劑，存在穩(wěn)定性差的問題。非晶態(tài)催化劑的特點(diǎn)是原子短程有序、長程無序。多項(xiàng)研究證明，與晶態(tài)催化劑相比，非晶態(tài)催化劑擁有更多隨機(jī)取向的不飽和鍵、更多的表面暴露缺陷和豐富的低配位原子，從而具有產(chǎn)生更多催化活性位點(diǎn)等優(yōu)勢，表現(xiàn)出更優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。因此，開發(fā)高效非晶態(tài)銦基催化劑將有利于推動電催化co2還原產(chǎn)甲酸技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于電催化co2還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，在電催化co2還原產(chǎn)甲酸上表現(xiàn)出優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、通過采用溶劑調(diào)控策略，在原有乙醇溶劑熱合成氧化銦(in2o3)催化劑體系的基礎(chǔ)上引入多元醇，通過調(diào)控溶劑比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等要素，實(shí)現(xiàn)非晶態(tài)銦基(in-amorphous)催化劑的合成。

4、所述的催化劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將0.002mol銦鹽溶解在一定量的無水乙醇中攪拌1小時(shí)左右，直至完全溶解；(2)將一定量的多元醇緩慢加入到該溶液中，繼續(xù)攪拌1小時(shí)左右，直至溶液透明；(3)將所得溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的100ml不銹鋼高壓釜中，在高溫下加熱數(shù)個(gè)小時(shí)；(4)將反應(yīng)得到的催化劑用無水乙醇和水離心或過濾清洗，最后在烘箱中烘干得到粉體非晶體銦基催化劑。

5、所述的制備方法，其步驟(1)中銦鹽為硝酸銦及其水合物、氯化銦及其水合物等。

6、所述的制備方法，其步驟(1)、步驟(2)中多元醇與無水乙醇的溶劑比例為0＜多元醇:乙醇＜1，混合溶劑總?cè)莘e為51ml。

7、所述的制備方法，其步驟(2)中多元醇為乙二醇、1,2-丙二醇、丙三醇、丁二醇(1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇)、丁三醇(1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇)、丁四醇等。

8、所述的制備方法，其步驟(3)中反應(yīng)溫度的范圍為100℃～200℃。

9、所述的制備方法，其步驟(3)中反應(yīng)時(shí)間的范圍為3～10小時(shí)。

技術(shù)特征：

1.一種用于電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，其特征在于，制備步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，其特征在于，銦鹽為硝酸銦及其水合物、氯化銦及其水合物等。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，其特征在于，多元醇與無水乙醇的溶劑比例為0＜多元醇:乙醇＜1，混合溶劑總?cè)莘e為51ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，其特征在于，多元醇為乙二醇、1,2-丙二醇、丙三醇、丁二醇(1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇)、丁三醇(1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇)、丁四醇等。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，其特征在于，反應(yīng)溫度的范圍為100℃～200℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法，其特征在于，反應(yīng)時(shí)間的范圍為3～10小時(shí)。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的非晶態(tài)銦基催化劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸的非晶態(tài)銦基催化劑及其制備方法。該非晶態(tài)銦基催化劑是通過采用溶劑調(diào)控策略獲得。研究人員在原有乙醇溶劑熱合成氧化銦催化劑體系的基礎(chǔ)上引入多元醇，通過調(diào)控溶劑比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等要素，實(shí)現(xiàn)該催化劑的合成。該催化劑在電催化二氧化碳還原產(chǎn)甲酸上表現(xiàn)出優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝文富,李秉坤,王強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30