【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电化学还原，具体涉及一种电催化还原二氧化碳用热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备。
技术介绍
0、技术背景
1、将二氧化碳转化为高价值化学品，能够有效缓解温室气体排放和能源需求增加的双重压力。以其他技术相比，二氧化碳电催化还原技术作为一种极具潜力的负碳技术，利用可再生电能驱动反应，将二氧化碳转化为碳基燃料，实现能源的存储和利用，提高的能源的消纳水平。由于二氧化碳分子结构稳定，活化co2为co2-·需要克服大的能量势垒。二氧化碳还原过程涉及多电子质子转化过程，产物的选择性差，限制了工业化生产发展。因此，需要开发稳定高效的电催化剂成为电催化二氧化碳的重点和难点问题。
2、铜基催化剂具有独特的电子结构和丰富的价态，在电化学还原二氧化碳过程中可以产生高价值的碳氢化合物而受到广泛关注。但是金属铜由于其独特的结构，在电化学反应过程中常常会经历不可控重构过程，难以保持预先设计的活性位点结构，导致催化活性降低。因此，铜金属有机框架中有机配体的配位作用，可以有效保护活性位点不被破坏。
3、另外，传统的铜基催化剂电极在制备过程中加入大量的粘结剂，大量催化剂容易团聚，从而堵塞催化剂内部活性位点，降低催化活性。与粉末催化剂相比，将催化组分通过原位沉积生长在导电基底表面，不需要额外的粘结剂和导电剂，加速电荷转移速率，提高催化效率。由于cu-btc的粒径较大，直接通过化学沉积的方法进行生长，催化剂的负载量少，因此引入中间层解决催化剂的负载问题。聚苯胺是一种常见的导电材料，聚合物中的胺基团可以与铜离子
技术实现思路
1、针对现有铜基电催化剂稳定性较差问题，提供了一种电催化还原二氧化碳用热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法。该方法利用聚苯胺作为中间层，提高铜基催化剂在导电基底的负载量，活性位点数量增加，增强二氧化碳转化性能。金属有机框架中的配位作用防止cu2+在电化学反应中被还原的问题，提高催化剂的稳定性。
2、本专利技术采用一种电催化还原二氧化碳用热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，该方法的制备步骤如下：
3、s1聚苯胺/碳纸的制备：
4、对碳纸进行预处理，得到洁净的碳纸；
5、酸在水溶液中稀释，一定体积的苯胺按照与上述酸溶液超声混合，得到苯胺电解质溶液。将上述处理后的碳纸浸入电解质溶液，在阴极上进行电沉积，用去离子水洗涤烘干后，得到聚苯胺/碳纸；
6、s2聚苯胺/碳纸负载cu-btc的制备：
7、称取一定质量的均苯三甲酸溶于乙醇溶液中，超声溶解；
8、称取一定质量的乙酸铜溶解于水中形成乙酸铜溶液，将上述溶液置于50-100℃环境中搅拌，将上述溶液冷却至室温；
9、将制备好的聚苯胺/碳纸垂直放置于上述溶液中，加入一定质量的聚乙烯吡咯烷酮，随后向混合液中缓慢倒入均苯三甲酸溶液，室温下搅拌，聚苯胺/碳纸表面均匀生长一层cu-btc，将上述电极冲洗后，60℃干燥12h；
10、s3低温活化聚苯胺/碳纸负载氧化亚铜整体电极：
11、将上述聚苯胺/碳纸表面均匀负载有cu-btc的电极在氮气氛围下煅烧，得到聚苯胺/碳纸负载氧化亚铜整体式电极；
12、进一步的，所述步骤s1中，碳纸预处理的步骤为：将体积为1×1.5cm2碳纸置于甲醇溶液中，超声20min，随后置于蒸馏水中超声20min，重复洗涤三次。
13、可选的，所述步骤s1中，酸包括：硫酸，盐酸，磷酸中的一种或者多种，酸浓度为0.5-1.5mo l/l，苯胺的体积为1mo l/l酸加入13.5ml苯胺溶液。
14、可选的，所述步骤s1中，使所述的电解质溶液在所述苯胺电解质溶液中进行电沉积，得到聚苯胺/碳纸，沉积条件包括：初始电压为0.5-1.3v，沉积时间为50-400s，采样间隔为0.1s，灵敏度为1×10-1a，静置时间为0s；
15、可选的，所述步骤s2中均苯三甲酸的质量为0.1-0.4g。
16、可选的，所述步骤s2中，乙酸铜的质量为0.2-1.5g，搅拌时间为1-4h，聚乙烯吡咯烷酮的质量为0.05-0.75g。
17、可选的，所述步骤s3中，氮气的流速为2-5ml，煅烧温度为200-400℃，升温速率为3-10℃/min，煅烧反应时间2-4h。
18、有益效果：本专利技术提供了一种电催化还原二氧化碳用热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，该方法具有以下优势：
19、s1采用原位沉积的方法在催化剂表面生长cu基催化剂制备电催化二氧化碳还原电极，可以避免使用额外的粘结剂和导电剂，既能够防止加入粘结剂引起的材料脱落问题，又能降低电极制备成本；
20、s2利用聚苯胺层与铜离子的络合作用，提高铜离子在导电基底的负载量，提高催化活性数量，从而提升电催化电极的催化效率。
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1.一种电催化还原二氧化碳用热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，主要包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，酸包括：硫酸，盐酸，磷酸中的一种或者多种，酸浓度为0.5-1.5mol/L，苯胺的体积为6-21mL。
3.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，使所述的电解质溶液在所述苯胺电解质溶液中进行电沉积，得到聚苯胺/碳纸，沉积条件包括：初始电压为0.5-1.3A，沉积时间为50-400s，采样间隔为0.1s，灵敏度为1×10-1A，静置时间为0s。
4.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中均苯三甲酸的质量为0.1-0.4g。
5.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，乙酸铜的质量为0.2-1.5g，搅拌时间为1-4h，聚乙烯吡咯烷酮的质量为0.0
6.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，煅烧温度为200-400℃，升温速率为3-10℃/min，氮气的流速为2-5mL，煅烧反应时间2-4h。
7.根据权利要求1-5之一所述制备方法制得的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于：所述热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法可用于电化学还原技术领域。
...【技术特征摘要】
1.一种电催化还原二氧化碳用热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，主要包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，酸包括：硫酸，盐酸，磷酸中的一种或者多种，酸浓度为0.5-1.5mol/l，苯胺的体积为6-21ml。
3.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，使所述的电解质溶液在所述苯胺电解质溶液中进行电沉积，得到聚苯胺/碳纸，沉积条件包括：初始电压为0.5-1.3a，沉积时间为50-400s，采样间隔为0.1s，灵敏度为1×10-1a，静置时间为0s。
4.根据权利要求1所述的热活化聚苯胺改性氧化亚铜纳米颗粒整体式电极...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，孔灿，盛誉，刘铭洋，刘博亿，杨明兆，马滢鑫，杨一凡，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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