【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机纳米催化材料，特别是涉及一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着全球气候变化和能源危机的日益严峻，寻找可持续的能源解决方案变得尤为重要。二氧化碳(co2)作为一种主要的温室气体，其排放量的增加对环境造成了严重影响。然而，co2也是一种丰富的碳源，可以通过电化学还原反应(co2err)转化为有价值的多碳化学品，如乙烯、乙醇和丙烷等，这不仅有助于减少温室气体的排放，还能为能源危机提供一种潜在的解决方案。
2、在co2err中，铜(cu)基催化剂因其在多碳产物生成方面的独特优势而备受关注。铜基催化剂的性能受到多种因素的影响，包括催化剂中cuδ+物质的存在、催化剂的维度特征、以及催化剂的表面结构等。cuδ+物质的存在会影响催化剂对co2还原反应中间体的吸附作用，从而影响c2+产物的产率。此外，催化剂的维度特征和表面结构也会影响反应过程中的质量和电荷传递效率，进而影响催化剂的整体性能。
3、尽管已有多种cu基电催化剂被研究和开发，但它们在co2err过程中的稳定性和构效关系建立方面仍存在挑战。特别是氧化物衍生铜(od-cu)催化剂，尽管它们具有丰富的cu-o配位和特定的结构特征，如晶界、晶面和cuδ+残基，但在co2err过程中，这些催化剂往往会发生重构，导致催化剂的结构和特征被破坏，这不仅不利于催化剂性能的稳定，也不利于深入理解催化剂的构效关系。
4、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂、制备方法及其应用，用于解决现有技术的铜基电催化剂中铜氧配位不可控的问题，以及催化剂在电化学还原反应中易发生重构，导致催化剂的结构和特征被破坏的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
3、s1、提供cuo前驱体；
4、s2、将所述cuo前驱体与nafion混合，形成混合液，然后将混合液涂于基底电极表面，得到负载有cuo前驱体的cuo前驱体电极；
5、s3、常温常压下，将所述cuo前驱体电极放置于第一电解液中，通过循环伏安法在所述cuo前驱体电极表面修饰聚苯二胺，得到修饰电极；
6、s4、常温常压下，将所述修饰电极放置于第二电解液中，采用恒电压法对cuo前驱体进行原位还原，得到铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂。
7、优选地，步骤s1中所述cuo前驱体的制备方法为直接沉淀法、沉淀转化法、水热合成法中的一种。
8、优选地，步骤s1中所述cuo前驱体的介观维度特征为零维、一维、二维、三维特征中的一种或组合。
9、优选地，步骤s2中所述基底电极包括碳纸、碳布、钛片中的一种。
10、优选地，步骤s2中在所述负载cuo前驱体的电极上，所述cuo前驱体在所述基底电极上的负载量为0.1～2mg cm-2。
11、优选地，步骤s3中所述第一电解液包括0.01～1m的磷酸盐缓冲溶液和0.01～1m的苯二胺的混合液；其中，所述磷酸盐缓冲溶液的ph值为7.0；所述苯二胺为邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺中的一种或多种。
12、优选地，步骤s3中所述循环伏安法中的电压范围为-0.4～0.7v，扫描圈数为2～100圈，扫描速度为2～100mvs-1。
13、优选地，步骤s4中所述第二电解液为0.01～5m的nahco3、0.01～5m的khco3中的一种。
14、优选地，步骤s4中所述原位还原的电压为-0.8～-2.5v vs rhe，所述原位还原的施加时间为1～24h。
15、本专利技术还提供一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂，所述铜基电催化剂为采用上述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法所制备而成的。
16、本专利技术还提供一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的应用，所述铜基电催化剂在二氧化碳电还原反应中的应用，其中，所述铜基电催化剂为采用上述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法所制备而成的。
17、优选地，所述二氧化碳电还原反应中的反应时间为0.5～72h。
18、优选地，所述二氧化碳电还原反应的施加电压为-0.5～-2.0v vs.rhe。
19、优选地，所述二氧化碳电还原反应中的电解液为0.1～1m的khco3、0.1～1m的nahco3、0.1～1m的koh、0.1～1m的naoh中的一种。
20、如上所述，本专利技术的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂、制备方法及其应用，具有以下有益效果：
21、本专利技术提供一种高效、铜氧配位可控、低成本且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，采用在特定介观形貌下原位还原cuo前驱体的方法，得到cu-o配位数可控且抗重构的氧化物衍生铜(od-cu)催化剂，制备方法简单，结果可控，制备的铜基电催化剂在二氧化碳电还原反应中具有高的电催化活性、高选择性和高稳定性；该铜基电催化剂应用于电催化二氧化碳还原反应中，特别是应用于电催化二氧化碳转化生成多碳产物的反应中，能够有效解决现有技术中铜基催化剂影响c2+产物选择性低的问题。本专利技术中的铜基电催化剂在电化学还原反应中抗重构，构筑的催化剂的铜氧配位数高，在常温常压下的二氧化碳电还原反应中，生成的多碳产物的总法拉第效率高达77％，具有极高的应用前景。
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1.一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中包括以下条件中的一项或组合：
3.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中包括以下条件中的一项或组合：
4.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述第一电解液包括0.01～1M的磷酸盐缓冲溶液和0.01～1M的苯二胺的混合液，
5.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述循环伏安法中的电压范围为-0.4～0.7V，扫描圈数为2～100圈，扫描速度为2～100mVs-1。
6.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述第二电解液为0.01～5M的NaHCO3、0.01～5M的KHCO3中的一种。
7.根据权利要求1所述的铜氧配位可
8.一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂，其特征在于：所述铜基电催化剂为采用权利要求1～7任意所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法所制备而成的。
9.一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的应用，其特征在于：所述铜基电催化剂在二氧化碳电还原反应中的应用，其中，所述铜基电催化剂为采用权利要求1～7任意所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法所制备而成的。
10.根据权利要求9所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的应用，其特征在于：包括以下条件中的一项或组合：
...【技术特征摘要】
1.一种铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中包括以下条件中的一项或组合：
3.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中包括以下条件中的一项或组合：
4.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述第一电解液包括0.01～1m的磷酸盐缓冲溶液和0.01～1m的苯二胺的混合液，
5.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述循环伏安法中的电压范围为-0.4～0.7v，扫描圈数为2～100圈，扫描速度为2～100mvs-1。
6.根据权利要求1所述的铜氧配位可控且抗重构的铜基电催化剂的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏芳，董笑，陈为，朱畅，毛佳宁，宋艳芳，李桂花，李守杰，魏伟，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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