一种银铜合金纳米颗粒的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，先混合溶解硝酸银、一水合醋酸铜、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇，使用二氧化碳气体吹扫处理后得到混合溶液，将混合溶液经油浴锅加热处理后在冷水浴中快速冷却处理、离心分离、真空烘箱烘干处理后，将所得固体产物制备成电极，在电化学池中电化学还原处理后，即获得目标产物。本发明专利技术实现了银铜合金纳米颗粒的成功制备，并可以通过改变硝酸银和一水合醋酸铜的投料比，获得银/铜摩尔比例可调的银铜合金纳米颗粒，以应用于电催化二氧化碳还原反应中，获得对高附加值产物具有高选择性的催化性能。得对高附加值产物具有高选择性的催化性能。得对高附加值产物具有高选择性的催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种银铜合金纳米颗粒的制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂材料制备领域，具体涉及一种银铜合金纳米颗粒的制备方法。

技术介绍

[0002]在开发新型、高效、清洁的能源利用方式的迫切需求下，电催化二氧化碳还原反应(ECO2RR，electrochemical CO
2 reduction reaction))因其能在催化剂作用下利用电化学方式将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷、甲醇、乙烯、乙醇等高附加值能源化工产品受到了广泛研究。其中铜催化剂由于其与多数ECO2RR反应中间体(如*CO中间体)较强的结合强度，可以实现将二氧化碳还原为醇或烃等附加值更高的产物，但是铜催化剂在ECO2RR应用中也面临产物选择性差的难题(Chem,2018,4(8):1809
‑
1831.)。相比之下，银催化剂由于其与ECO2RR反应中间体(如*CO中间体)较弱的结合强度，通常在ECO2RR中可以获得不错的CO产物选择性，但是难以将二氧化碳深度还原为附加值更高的产物(Nat.Commun.,2021,12,660.)。而合金化可以通过改变材料的电子结构，可以综合合金中各组分的特性，获得不同于各组分特性的独特性质(Nat.Commun.,2021,12,1449)。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种银铜合金纳米颗粒的制备方法,综合铜和银在ECO2RR中的特性，利用制备的银铜合金纳米颗粒为催化剂，获得对高附加值产物(如乙醇、乙烯等)高选择性的ECO2RR性能。
[0004]为达到上述目的本专利技术采用如下方案：
[0005]一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将银盐、铜盐和聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，经二氧化碳气体吹扫，得到混合溶液；
[0007]将混合溶液加热处理后冷却，再经过离心分离，烘干，将烘干后固体产物制备成银铜电极，在电化学池中进行电化学还原处理，获得银铜合金纳米颗粒。
[0008]进一步的，银盐为硝酸银。
[0009]进一步的，铜盐为一水合醋酸铜。
[0010]进一步的，硝酸银与一水合醋酸铜的质量比为1:(0.2～10)。
[0011]进一步的，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：(0.5～2)，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为10000～100000。
[0012]进一步的，硝酸银与乙二醇的用量比为1mg：50mL。
[0013]进一步的，加热处理的温度为150
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200℃，时间为5
‑
20min。
[0014]进一步的，冷却的温度为15～25℃，时间为2～5min。
[0015]进一步的，银铜电极通过以下过程制得：将烘干后固体产物制备成电极的具体过程为：将烘干的固体产物，与Nafion溶液混合于异丙醇中，超声处理后得到混合浆料，将混合浆料滴于直径为3mm的玻碳电极上，得到银铜电极；其中，烘干的固体产物、Nafion溶液与
异丙醇的用量比为1mg:(2～10)μL:(0.1～0.5)mL。
[0016]进一步的，在电化学池中电化学还原处理的具体过程为：电化学池为具有两室的H型电解池，两室以离子交换膜或质子交换膜分隔开，电解液为二氧化碳气体饱和的浓度为0.5mol/L的碳酸氢钾水溶液，工作电极为银铜电极，参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为铂片电极，电化学还原电位为
‑
1.8～
‑
2.6V vs.Ag/AgCl，电化学还原处理时间为15～60min。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术先配制银盐、铜盐与和聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇混合溶液，加热处理后冷却，所得产物经过离心分离、烘干后，制备为银铜电极，并在电化学池中进行电化学还原处理，即可获得银铜合金纳米颗粒。本专利技术利用具有粘性和弱还原性的乙二醇为还原剂，首先将银盐与铜盐在高温下还原为微小的单质银和单质铜，在聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂和粘结剂的作用下，微小的单质银和单质铜相互交错成核并逐渐长大为纳米颗粒；最后利用电化学还原处理引发的原位结构重构，将所得的银铜纳米颗粒在还原电位下重构为银铜合金纳米颗粒，并且，电化学还原处理还可以将银铜纳米颗粒在离心分离、烘干等过程中表面的氧化层还原为单质，避免氧化银或氧化铜在最终银铜合金中出现。所制备的银铜合金纳米颗粒有效地综合了在ECO2RR中铜催化剂(与多数ECO2RR反应中间体有较强的结合强度)和银催化剂(与ECO2RR反应中间体有较弱的结合强度)的特性，并可以通过改变银盐和铜盐的投料比，获得银/铜摩尔比例可调的银铜合金纳米颗粒，进而有效调控银铜合金纳米颗粒与ECO2RR反应中间体的结合强度，因而在ECO2RR获得不同的产物选择性。
[0019]进一步的，经过的二氧化碳、氩气或氮气的吹扫可以去除反应体系中的溶解氧，避免单质银和铜的氧化。
[0020]进一步的，热处理结束后的快速冷却可以快速终止还原反应，并防止过度的热处理导致的银、铜两相在颗粒中的分布不均。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1中所获得的银铜合金纳米颗粒的透射电镜照片。
[0022]图2为本专利技术实施例1中所获得的银铜合金纳米颗粒的高分辨透射电镜照片。
[0023]图3为本专利技术实施例1中所获得的银铜合金纳米颗粒中的银/铜摩尔比例。
[0024]图4为本专利技术实施例1中所获得的银铜合金纳米颗粒的在
‑
0.9V vs.RHE电位下的电催化二氧化碳还原性能。
[0025]图5为本专利技术实施例2中所获得的银铜合金纳米颗粒的透射电镜照片。
[0026]图6为本专利技术实施例2中所获得的银铜合金纳米颗粒的高分辨透射电镜照片。
[0027]图7为本专利技术实施例2中所获得的银铜合金纳米颗粒中的银/铜摩尔比例。
[0028]图8为本专利技术实施例2中所获得的银铜合金纳米颗粒的在
‑
1.1V vs.RHE电位下的电催化二氧化碳还原性能。
[0029]图9为本专利技术实施例3中所获得的银铜合金纳米颗粒的透射电镜照片。
[0030]图10为本专利技术实施例3中所获得的银铜合金纳米颗粒的高分辨透射电镜照片。
[0031]图11为本专利技术实施例3中所获得的银铜合金纳米颗粒中的银/铜摩尔比例。
[0032]图12为本专利技术实施例3中所获得的银铜合金纳米颗粒的在
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1.1V vs.RHE电位下的电催化二氧化碳还原性能。
具体实施方式
[0033]本专利技术通过下列实施例作进一步说明。
[0034]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。
[0035]本专利技术的银铜合金纳米颗粒的制备方法，具体包括以下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将银盐、铜盐和聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，经二氧化碳气体吹扫，得到混合溶液；将混合溶液加热处理后冷却，再经过离心分离，烘干，将烘干后固体产物制备成银铜电极，在电化学池中进行电化学还原处理，获得银铜合金纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，银盐为硝酸银。3.根据权利要求2所述的一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，铜盐为一水合醋酸铜。4.根据权利要求1所述的一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，硝酸银与一水合醋酸铜的质量比为1:(0.2～10)。5.根据权利要求1所述的一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：(0.5～2)，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为10000～100000。6.根据权利要求1所述的一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，硝酸银与乙二醇的用量比为1mg：50mL。7.根据权利要求1所述的一种银铜合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，加热处理的温度为150
‑
200℃，时间为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，魏代星，沈少华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：