【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料的，具体涉及一种铜钴修饰光阴极及其制备和光电催化尿素合成的应用。
技术介绍
1、酰胺类化学品尿素（co(nh2)2），在医药、工农业等领域具有广泛的应用，但其工业生产是以氨（高温、高压条件下生产而得）和二氧化碳（co2）为原料的高耗能、高污染过程。因此，迫切需要选择合适的氮源，并发展温和条件下绿色可持续的尿素合成方法。
2、近几年，研究者们在环境条件下通过电催化co2/no3-共还原偶联实现了尿素的绿色合成，但因双分子共吸附、还原偶联的动力学过程缓慢，实际合成尿素所需要的电势远高于理论电势（0.81v相对于标准氢电极），消耗了较多的二次能源电能。光电催化系统将半导体与催化剂集成电极，可以利用半导体吸收太阳光产生的光电压补偿尿素合成的过电势，从而减少电能的输入，为尿素的高效合成提供了新思路。因此，光电催化co2/no3-共还原偶联制尿素，是尿素绿色可持续生产的新型、有效策略。
3、光阴极材料是光电催化co2/no3-共还原偶联为尿素的核心。高效光电催化尿素合成的光阴极材料应同时满足吸光能力强、能带结构合适、稳定且表面能高效催化co2/no3-共还原偶联为尿素。p型半导体cu2o，廉价、带隙~2.0ev、理论光电流高达14.7ma/cm2，是被广泛应用的光阴极材料，且其导带电势能同时满足co2与no3-的还原电势，极具潜力实现co2/no3-转化制尿素的光阴极材料。然而研究发现，cu2o在溶液中被氧化和还原的平衡电位处于其禁带间，既容易被导带上的电子还原也容易被价带上的空穴氧化，因此cu
技术实现思路
1、针对现有技术中cu2o作为光阴极容易受到光腐蚀，以及催化合成尿素时产率较低的问题，本专利技术提供一种铜钴修饰光阴极及其制备和光电催化尿素合成的应用，以解决上述问题。本专利技术采用在cu2o纳米棒表面构筑铜钴双单原子包覆层，提升cu2o光阴极抗腐蚀性的同时，还利用双活性中心提高cu2o光阴极催化co2/no3-还原制尿素的效率。
2、本专利技术的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供一种铜钴修饰的光阴极，其采用了cu2o@cu1co1/nc催化电极材料。
4、第二方面，本专利技术提供一种上述铜钴修饰的光阴极的制备方法，包括以下步骤：
5、（1）分别以洁净的铜片、铂片和ag/agcl电极作为工作电极、对电极和参比电极，以3m的koh溶液为电解液，在10ma/cm2的电流下，恒电流电化学氧化10min；电解结束后，得到蓝色的cu(oh)2/cu片，用蒸馏水冲洗，并放在真空干燥箱中干燥备用；
6、（2）将上述制得的蓝色cu(oh)2/cu片首先置于管式炉中，180℃空气中煅烧1h，转化为cuo，然后在氩气流（纯度99.9995%）气氛中600℃下退火4h；自然降温，得到cu2o/cu片；
7、（3）将上述制得的cu2o/cu片浸入20ml含有0.1m的盐酸多巴胺的水溶液中，用1.0m的koh溶液调节ph至9，向该溶液中加入0.01m的cu(no3)2和0.01m的co(no3)2，静置10min成膜；将铜钴多巴胺包覆的cu2o/cu片取出，清洗干燥后置于管式炉中，氩气氛围中500℃煅烧1h，即可得到cu2o@cu1co1/nc。
8、进一步的，所述步骤（1）中，将铜片依次放入丙酮、乙醇、二次水、盐酸溶液超声清洗15min；清洗完成后，将铜片用蒸馏水冲洗3次，洗净表面残存的盐酸溶液，并放在真空干燥箱中干燥以备使用。
9、进一步的，cu(no3)2和co(no3)2的摩尔比为1:10~10:1。
10、所述洁净的铜片是指将所购买的铜片进行如下处理：首先，将铜片裁剪为3cm×1cm尺寸的矩形，以便后续作为支撑电极；将裁剪好的铜片分别依次放入丙酮、乙醇、二次水、盐酸溶液（v水：v盐酸=3:1）超声清洗15min，这样可以除去基底表面可能存在的有机物、氧化层等杂质；待超声清洗完成后，将铜片用蒸馏水冲洗3次，洗净表面残存的盐酸溶液，并放在真空干燥箱中干燥以备使用。
11、第三方面，本专利技术提供一种包含cu2o@cu1co1/nc的电解池，其中以铜片表面生长cu2o@cu1co1/nc纳米棒阵列为光阴极，铂片作为阳极，ag/agcl电极作为参比电极，含有co2的0.1m khco3与0.05m kno3的混合液作为电解液。
12、第四方面，本专利技术提供一种利用上述电解池催化co2/no3-还原偶联为尿素的应用，其中利用300w氙灯加上am1.5g滤光片模拟太阳光（光强100mw·cm-2），测试光照与否条件下的线性扫描曲线（lsv），并根据光照与否的lsv选择合适的偏压范围，在不同偏压下进行恒电位光电解。随后，我们分别用比色法、高效液相色谱法、核磁1h谱法三种定量测试方法检测空白电解液（0.1m khco3）与同时存在co2/no3-(0.05m kno3)的电解液在0.1vvs.rhe条件下光电解2h后的尿素产物。
13、本专利技术实施例提供了一种铜钴双单原子双效层修饰的cu2o光阴极的制备方法并应用于光电催化尿素合成。设计合成纳米棒状结构的cu2o@cu1co1/nc催化材料，成本低廉，具有高活性面积。该材料被应用于光电催化co2/no3-共还原偶联制尿素时，表现出较高的尿素产率和高的法拉第效率。在整个反应过程中，装置设备简单，具有广阔的市场应用前景。
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1.一种铜钴修饰的光阴极，其特征在于，光阴极为Cu2O@Cu1Co1/NC催化电极材料。
2.一种如权利要求1所述的光阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将铜片依次放入丙酮、乙醇、二次水、盐酸溶液超声清洗15min；清洗完成后，将铜片用蒸馏水冲洗3次后在真空干燥箱中干燥。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Cu(NO3)2和Co(NO3)2的摩尔比为1:10~10:1。
5. 一种包含如权利要求1所述的光阴极的电解池，其特征在于，以Cu2O@Cu1Co1/NC为光阴极，铂片作为阳极，Ag/AgCl电极作为参比电极，含有CO2的0.1M KHCO3与0.05M KNO3的混合液作为电解液。
6.一种使用如权利要求5所述的电解池催化CO2/NO3-还原偶联为尿素的应用。
7. 如权利要求6所述的应用，其特征在于，以Cu2O@Cu1Co1/NC为光阴极，铂片作为阳极，Ag/AgCl电极作为参比电极，使用光强为100mW·cm-2的光
...【技术特征摘要】
1.一种铜钴修饰的光阴极，其特征在于，光阴极为cu2o@cu1co1/nc催化电极材料。
2.一种如权利要求1所述的光阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将铜片依次放入丙酮、乙醇、二次水、盐酸溶液超声清洗15min；清洗完成后，将铜片用蒸馏水冲洗3次后在真空干燥箱中干燥。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述cu(no3)2和co(no3)2的摩尔比为1:10~10:1。
5. 一种包含如权利要求1所述的...
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