【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属催化剂，尤其涉及一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
1、化石燃料的广泛使用破坏了碳循环的平衡性，导致大气中二氧化碳浓度急剧增加，这使得温室效应成为一个紧迫的全球性问题。如何将co2转化为增值产品已经引起了科研人员的兴趣。然而，co2具有化学惰性，在常规环境条件下活化co2非常具有挑战性。电催化二氧化碳还原反应(co2rr)是co2转化方法之一，是一种有吸引力的途径，它提供了由多个质子转移电子耦合途径可以得到各种还原产物，范围从c1(hcooh、co)、c2(ch3cooh、c2h4、c2h5oh)、c3(ch3coch3、c3h7oh)等。特别是，通过电还原二氧化碳可以建立新的碳循环路径和建立可持续的碳经济，而电还原二氧化碳中的电能可由再生能源产生的电力提供。
2、与其他产品相比，将co2还原为乙烯更受欢迎，因为它具有更大的市场需求，并且在所有还原产品中具有很高的价值。例如，乙烯是聚合物工业、制药和高科技材料合成的基本化工原料。此外，乙烯可以直接用作焊接燃料或天然气添加剂。目前，乙烯主要是通过在高温下裂解不可再生石油制造的。生产过程耗能且污染严重，会对环境产生负面影响。相反，co2rr是一种绿色且可持续的选择性生产乙烯的方式。目前，将co2电催化还原为乙烯的关键挑战是促进c-c键耦合，同时减少其他碳氢产物和氢气生成的竞争反应。
3、铜基催化剂已被证明具有电还原co2成乙烯的能力，co2rr的反应产物选择性在很大程度上取决于催化剂的表面性质和局部环境。同时，催化
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中所提出的技术问题，本专利技术发展了一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，相关材料可以应用于电催化二氧化碳还原产乙烯的方向。该合成方法得到的催化剂可以将二氧化碳还原过程中产生的co富集在纳米腔中，促进c-c耦合。该纳米腔结构不仅有利于改善催化剂周围微环境，为二氧化碳吸附和还原提供理想的场所，还可以提高co2还原成乙烯的选择性，为二氧化碳的高效转化提供了新思路。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤1，称取0.05～0.1g三水合硝酸铜、0.1～0.2g l-抗坏血酸，置于烧杯中，加入20～30.0ml去离子水溶解，再加入0.1～0.2g的聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和0.1～0.2g六次甲基四胺，搅拌30～60分钟，在80℃下油浴3h；结束后，收集红色产物，用乙醇和水多次洗涤，并将其置于60℃下真空干燥箱中干燥12h，得到铜纳米片；
4、步骤2，将收集得到40mg的铜纳米片放入蒸发皿中，将蒸发皿置于uv光清洗机中，在臭氧气氛中，设置uv灯管的功率为200～300w，设置时间30～120min后，将得到催化剂进行翻面操作，重复上述操作，得到纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂；
5、优选的，所述三水合硝酸铜与pvp的质量比为1:(1～2)的情况下增大二者的用量，可实现大量合成。
6、优选的，所述pvp溶于水的温度为30～60℃，搅拌时间为0.5～1h。
7、优选的，所述催化剂距离uv灯管高度为20mm。
8、优选的，所述uv灯管功率为300w，清洗时间为30～120min。
9、本专利技术提出了一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂，采用上述的方法制得。
10、本专利技术还提出了纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的应用，将其应用于电催化还原二氧化碳。
11、且具体应用方法包括如下步骤；
12、称取5mg上述纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂，分散于300ml含有无水乙醇：去离子水：nafion的体积比为1.5:0.45:0.05的混合溶液中，超声分散30min得到均匀混合的浆料；
13、取3ul浆料滴涂在直径为0.3cm的玻碳电极上，待到自然干燥后，将玻碳电极作为工作电极，并以ag/agcl电极作为参比电极，1ⅹ1cm2的铂片电极作为对电极，构成三电极体系进行还原操作；
14、本专利技术在0.6m k2co3+0.4m khco3电解液中进行电催化二氧还原测试。
15、本专利技术在测试中采用线性扫描伏安法(lsv)来探究催化剂电催化活性，通过恒电位法(i-t)测试固定电位下电流随时间的变化来进行反应，同时在反应过程中取0.2ml电解槽上方气体注射进气相色谱仪中。并将本专利技术中制备的催化剂性能与前驱体cu纳米片做比较。
16、取上述步骤3中制备的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂作为工作电极，并以ag/agcl电极作为参比电极，1ⅹ1cm2的铂片电极作为对电极，构成三电极体系，在0.6mk2co3+0.4m khco3电解液下，以-0.82v(vs.rhe)的恒定电位，在电解液保持30ml并且不断流通的情况下，通过电流随时间变化和每隔2个小时取电解槽上方气体注射进气相色谱仪中，测定一段时间内的乙烯的法拉第效率来判断催化剂的稳定性
17、本方案可测试中采用线性扫描伏安法(lsv)来探究催化剂电催化活性，通过恒电位法(i-t)测试固定电位下电流随时间的变化来进行反应，同时在反应过程中取0.2ml电解槽上方气体注射进气相色谱仪中。
18、在具体应用中，玻碳电极的预处理：用0.05μm的氧化铝抛光粉抛光清洁玻碳电极表面。将处理过后的玻碳电极放置于含有1.0mm k3fe(cn)6和0.1mkcl的水溶液中，观察循环伏安曲线(cv)。如果阳极和阴极峰对称，具有相同的峰值电流值(ipc/ipa＝1)，峰值电位差约为60mv，则认为电极表面加工良好，否则需要重新抛光达到要求。
19、本专利技术制备了一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂并应用于电催化二氧化碳还原产乙烯，以此制备的电极在0～-1.02v vs rhe电压区间内，进行线性扫描伏安法测试，并在-0.52～-1.02v vs rhe电压区间内进行电化学性能测试，当过电位为-0.82v vs rhe左右，乙烯的法拉第效率为73％左右。
20、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
21、本专利技术采用uv光清洗的方法合成出一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的方法，该方案操作简单高效，制备时间短，可大量合成。
22、本专利技术利用uv光清洗的方法，通过控制uv灯管的功率和时间，调节uv灯管发出的紫外线强度，在铜纳米片上形成纳米腔，而这些纳米腔可以改善局部微环境，可用于富集co2rr催化过程中产生的*co，促进c-c耦合，提高二氧化碳还原制乙烯的性能。
23、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，所述三水合硝酸铜与PVP的质量比为1:(1～2)的情况下增大二者的用量，可实现大量合成。
3.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，所述PVP溶于水的温度为30～60℃，搅拌时间为0.5～1h。
4.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂距离UV灯管高度为20mm。
5.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，所述UV灯管功率为300W，清洗时间为30～120min。
6.一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂，其特征在于，采用如权利要求1-5任一所述的方法制得。
7.一种如权利要求6所述的纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的应用，其特征在于，用于电催化还原二氧化碳。
8.如权利要求7所述的应用方法，其特征在于，包括如下步骤；p>...
【技术特征摘要】
1.一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，所述三水合硝酸铜与pvp的质量比为1:(1～2)的情况下增大二者的用量，可实现大量合成。
3.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，其特征在于，所述pvp溶于水的温度为30～60℃，搅拌时间为0.5～1h。
4.如权利要求1所述的一种纳米腔含量可调的铜纳米片催化剂的制备方法，...
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