酞菁铜配合物的制备及电催化还原CO2性能的研究
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》范文
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境污染问题的加剧，如何有效利用和转化二氧化碳（CO2）已成为科学界和工业界的重要研究课题。
电化学还原CO2技术作为一种新兴的二氧化碳利用技术，具有高选择性、高效率、环境友好等优点，而铜基催化剂作为其关键组成部分，对CO2的转化和还原起着至关重要的作用。
本文将详细介绍铜基催化剂的制备方法，以及其在电化学还原CO2制乙烯的研究进展。
二、铜基催化剂的制备1. 材料选择与预处理制备铜基催化剂的材料主要选用高纯度的铜源，如硝酸铜、氧化铜等。
在制备前，需对原料进行适当的预处理，如烘干、研磨等，以提高其反应活性。
2. 催化剂制备方法（1）溶胶凝胶法：将铜源溶解在适当的溶剂中，加入适量的表面活性剂或稳定剂，通过控制反应条件，形成稳定的溶胶凝胶体系，再经过热处理得到铜基催化剂。
（2）共沉淀法：将铜源与其它金属盐溶液混合，通过调节pH值等条件，使金属离子共沉淀形成复合物，再经过热处理得到铜基催化剂。
（3）化学气相沉积法：通过将含铜化合物的前驱体在高温下气化，并在基底上沉积形成铜基催化剂。
三、电化学还原CO2制乙烯的研究1. 反应原理电化学还原CO2制乙烯的反应过程中，铜基催化剂作为阴极材料，通过施加一定的电压和电流，使CO2在催化剂表面发生还原反应，生成乙烯等有机物。
2. 实验方法与步骤（1）电解液的选择：选择适当的电解液对反应过程具有重要影响。
通常选择离子导电性好、电化学窗口宽的溶液作为电解液。
（2）实验装置的搭建：搭建电化学工作站和电解池等实验装置，将铜基催化剂作为阴极材料置于电解池中。
（3）实验操作：在一定的电压和电流条件下进行电解反应，记录反应过程中的电流、电压、产气量等数据。
通过调整实验参数和优化反应条件，提高乙烯的产量和选择性。
3. 结果与讨论通过对不同条件下得到的实验数据进行分析比较，可以得出以下结论：在一定的电压和电流条件下，铜基催化剂具有较高的电化学还原CO2制乙烯的活性和选择性。
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》范文
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境污染问题的日益严重，如何有效地减少温室气体排放和实现能源的可持续发展成为了科学研究的热点。
其中，电化学还原二氧化碳（CO2）作为一种将可再生能源转化为化学品的方法，引起了广泛的关注。
而铜基催化剂作为该过程中最具潜力的催化剂之一，其制备和性能研究显得尤为重要。
本文将重点探讨铜基催化剂的制备方法及其在电化学还原CO2制乙烯中的应用。
二、铜基催化剂的制备铜基催化剂的制备主要包括材料选择、制备工艺和催化剂的优化等步骤。
首先，选择合适的材料是制备铜基催化剂的关键。
常用的铜基材料包括铜粉、铜氧化物、铜合金等。
这些材料具有较高的导电性和良好的化学稳定性，能够有效地促进CO2的还原反应。
其次，制备工艺对催化剂的性能具有重要影响。
目前，常用的制备方法包括溶胶凝胶法、浸渍法、共沉淀法等。
这些方法具有操作简便、成本低廉等优点，可以制备出具有高比表面积和良好孔结构的铜基催化剂。
最后，催化剂的优化是提高其性能的关键。
通过调整催化剂的组成、粒径、孔结构等参数，可以优化其催化性能，提高CO2的转化率和乙烯的选择性。
三、电化学还原CO2制乙烯的研究电化学还原CO2制乙烯是一种将可再生能源转化为化学品的方法。
该方法具有反应条件温和、能耗低、环保等优点，具有重要的应用价值。
在电化学还原CO2制乙烯的过程中，铜基催化剂起到了关键的作用。
研究表明，铜基催化剂能够有效地降低反应的活化能，提高CO2的转化率和乙烯的选择性。
此外，铜基催化剂还具有较好的稳定性和可重复使用性，降低了生产成本。
在实验过程中，我们通过调整电解质溶液的组成、电流密度、反应温度等参数，优化了反应条件，提高了乙烯的产量和纯度。
同时，我们还利用现代分析技术对反应产物进行了分析，研究了反应机理和催化剂的活性来源。
四、结论本文研究了铜基催化剂的制备及其在电化学还原CO2制乙烯中的应用。
通过优化催化剂的组成、粒径、孔结构等参数，提高了催化剂的性能，降低了反应的活化能，提高了CO2的转化率和乙烯的选择性。
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》范文
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》篇一一、引言随着人类对能源需求的不断增长和传统化石能源的日益枯竭，寻求清洁、可持续的能源转换技术变得至关重要。
在众多可再生能源中，二氧化碳（CO2）作为温室气体的主要成分，其资源化利用是环保与能源研究的重要方向。
其中，通过电化学手段将CO2转化为乙烯等低碳化合物成为近期研究的热点。
在众多材料中，铜基催化剂因其优异的性能和低廉的成本在电化学还原CO2制乙烯过程中显示出巨大潜力。
本文将详细探讨铜基催化剂的制备过程以及其在电化学还原CO2制乙烯中的应用。
二、铜基催化剂的制备（一）材料选择与前处理铜基催化剂的制备首先需要选择合适的铜源，如硝酸铜、氧化铜等。
同时，为提高催化剂的活性和稳定性，往往需要对材料进行前处理，如对铜源进行还原或对表面进行修饰等。
（二）制备方法目前，制备铜基催化剂的方法主要有物理法、化学法以及物理化学法等。
本文采用化学法中的溶胶凝胶法进行制备。
首先将铜源溶解在适当的溶剂中，加入适量的稳定剂和表面活性剂，通过控制反应条件（如温度、pH值等）使溶胶凝胶化，最终得到铜基催化剂的前驱体。
经过适当的热处理后，得到所需的铜基催化剂。
（三）表征与性能测试通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备得到的铜基催化剂进行表征，了解其结构、形貌及元素分布等信息。
同时，通过电化学测试手段，如循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）等，评估其电化学性能和催化活性。
三、电化学还原CO2制乙烯的研究（一）实验装置与条件电化学还原CO2的实验装置主要包括电解池、工作电极（即铜基催化剂）、对电极和参比电极等。
在一定的电压和电流条件下，将CO2通入电解池中，使其在工作电极上发生还原反应。
（二）反应过程与产物分析在电化学还原过程中，CO2首先被吸附在工作电极上，然后通过一系列的电子转移过程被还原为乙烯等低碳化合物。
通过气相色谱仪对产物进行定性和定量分析，了解产物的种类和产量。
铋酞菁的制备及电催化co2还原性能研究
浓度，绘制标准曲线（图 1）。通过离子色谱得到样
品峰面积，带入标准曲线得到甲酸浓度，进而带入公
式 (1) 进行法拉第效率计算：
= FEF/%E n × F ×V × c ×100%
(1)
1000× M × Q
式 中，n 为 一 个 CO2 分 子 转 变 为 HCOO- 所
需 的 电 子 数，其 值 为 2；F 为 法 拉 第 常 数，其 值 为
摘 要：采用溶剂热法合成了铋酞菁催化剂，用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对制备的催化剂
进行表征。将铋酞菁修饰在玻碳电极上作为电催化还原CO2的电催化剂，还原产物HCOO-在-0.8~1.3V的电势范围内(vs
RHE)，具有较高的浓度和法拉第效率（FE）；在低电位-0.8V（vs RHE）下电解6h，FE高达81%。
电化学测试使用电化学工作站，通过循环伏安 法（CV）、线性伏安法 (LSV)、电流 - 时间 (i-t) 进行 电化学性能研究 [11-12]。电解池为 H 型玻璃电解池， 电 解 质 溶 液 使 用 0.5mol·L-1 的 KHCO3 溶 液。 采 用三电极体系进行电化学研究，工作电极为制备的 Pc-Bi/GCE 修饰电极，饱和甘汞电极（SCE）和铂丝 电极分别作为参比电极和对电极。所有的实验均在 室温下进行。 1.6 产物检测
第 49 卷 第 2/3 期 2020 年 3月
化工技术与开发 Technology & Development of Chemical Industry
Vol.49 No.2/3 Mar.2020
铋酞菁的制备及电催化 CO2 还原性能研究
王开林，郭长莲，缪 谦
( 温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325000)
原位合成法制备tio2负载酞菁钴催化剂用于co2光催化还原反应
原位合成法制备tio2负载酞菁钴催化剂用于co2光催化还原反应写手的文章让我非常满意。
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文章：原位合成法制备tio2负载酞菁钴催化剂用于CO2光催化还原反应详解一、前言CO2是当前全球变暖和气候变化的主要原因之一，而光催化还原CO2是一种潜在的CO2减排途径。
本文将从原位合成法制备tio2负载酞菁钴催化剂用于CO2光催化还原反应展开讨论，希望能够为相关领域的研究提供一些帮助。
二、原位合成法制备tio2负载酞菁钴催化剂1.原位合成法的原理原位合成法是一种将所需的材料原位生成在载体上的方法。
在制备tio2负载酞菁钴催化剂时，选用了原位合成法，通过将所需的钴化合物和酞菁原位合成在tio2载体上，实现了催化剂的制备。
2.制备方法在实验中，首先制备了tio2载体，并选择了合适的钴化合物和酞菁，将它们原位合成在tio2载体上形成催化剂。
这种方法制备的催化剂具有均匀的分布和较高的活性，适用于CO2光催化还原反应。
三、CO2光催化还原反应机理光催化还原CO2是一种复杂的化学反应过程，其机理包括多个步骤，如光吸收、电子传递和反应产物形成等。
通过研究了解这些反应机理，可以为制备高效的催化剂提供理论依据。
四、tio2负载酞菁钴催化剂的性能评价1.活性评价实验结果表明，采用原位合成法制备的tio2负载酞菁钴催化剂在CO2光催化还原反应中具有较高的活性，能够有效促进CO2的还原反应，并产生一定量的有机产物。
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》
《铜基催化剂的制备及其电化学还原CO2制乙烯的研究》篇一一、引言随着人类社会对化石燃料的过度依赖，环境问题日益严重，因此寻找一种可持续、环保的能源替代品显得尤为重要。
其中，利用电化学方法将二氧化碳（CO2）转化为高附加值的化学品，如乙烯，已成为当前研究的热点。
在众多催化剂中，铜基催化剂因其优异的性能和低廉的成本，在电化学还原CO2制乙烯方面表现出巨大的潜力。
本文旨在研究铜基催化剂的制备方法及其在电化学还原CO2制乙烯中的应用。
二、铜基催化剂的制备铜基催化剂的制备主要涉及催化剂前驱体的选择、制备工艺以及后续处理等步骤。
1. 催化剂前驱体的选择铜基催化剂的前驱体主要包括铜盐、铜氧化物等。
这些前驱体具有较高的活性，且在适当的条件下可以转化为铜基催化剂。
2. 制备工艺（1）溶胶-凝胶法：通过将铜盐溶液与有机溶剂混合，形成溶胶-凝胶体系，再经过热处理等过程，获得催化剂载体。
这种方法制备的载体具有较大的比表面积和孔隙度，有利于后续的化学反应。
（2）浸渍法：将载体浸入铜盐溶液中，使铜离子在载体表面形成均匀的涂层，然后进行热处理和还原处理，获得铜基催化剂。
3. 后续处理催化剂制备完成后，需要进行一些后续处理，如热处理、还原处理等，以提高催化剂的稳定性和活性。
三、电化学还原CO2制乙烯的实验研究1. 实验装置与原理电化学还原CO2制乙烯的实验装置主要包括电解池、工作电极（铜基催化剂）、对电极和参比电极等。
实验原理是通过施加一定的电压，使CO2在工作电极上发生还原反应，生成乙烯等产物。
2. 实验过程与结果分析（1）不同制备方法对催化剂性能的影响：通过对比不同制备方法获得的铜基催化剂在电化学还原CO2制乙烯中的性能，分析各方法的优劣。
（2）催化剂载体的作用：通过研究催化剂载体的种类、比表面积、孔隙度等因素对催化剂性能的影响，探讨载体在电化学还原CO2制乙烯中的作用。
（3）实验结果分析：通过分析实验数据，如电流密度、乙烯生成速率等，评估铜基催化剂在电化学还原CO2制乙烯中的性能。
实验三 金属酞菁配合物的合成和性能测定
实验三 金属酞菁配合物的合成和性能测定一、实验目的1．通过合成酞菁金属配合物，掌握这类大环配合物的一般合成方法。
2．进一步熟悉掌握合成中的常规操作方法和技能，了解酞菁的纯化方法。
3．利用元素分析、红外光谱、电子光谱、磁化率、核磁共振、差热热重分析等表征方法，推测所合成配合物的组成及结构。
二、基本原理自由酞菁（H 2Pc ）的分子结构见图6.1(a)。
它是四氮大环配体的重要种类，具有高度共轭π体系。
它能与金属离子形成金属酞菁配合物（MPc ），其分子结构式如图6.1(b)。
这类配合物具有半导体、光电导、光化学反应活性、荧光、光记忆等特性。
金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属大环配合物中的一类，其基本结构和天然金属卟啉相似，且具有良好的热稳定性和化学稳定性，因此金属酞菁在光电转换、催化活化小分子、信息储存、生物模拟及工业染料等方面有重要的应用。
N N NN N H N N N HN N N N N N N N M(a) 自由酞菁分子结构图（b ）金属酞菁分子结构图图6.1金属酞菁分子结构图金属酞菁的合成一般有以下两种方法：①通过金属模板反应来合成，即通过简单配体单元与中心金属离子的配位作用，然后再结合形成金属大环配合物。
这里的金属离子起着一种模板作用；②与配合物的经典合成方法相似，即先采用有机合成的方法制得并分离出自由的有机大环配体，然后再与金属离子配位，合成得到金属大环配合物。
其中模板反应是主要的合成方法。
金属酞氰配合物的合成主要有以下几种途径（以2价金属M 2+为例）。
⑴ 中心金属的置换MX 2 + Li 2Pc 2LiX + MPc⑵ 以邻苯二甲腈为原料CNCN MX 2 + 4 MPc⑶ 以邻苯二甲酸酐、尿素为原料COCO MX 2 + 4 MPc + H 2O + CO 2(NH )MoO O（4）以2-氰基苯甲酰胺为原料CNCONH 2 MX 2 + 4 MPc + H 2O本实验按反应（3）制备金属酞菁，原料为金属盐、邻苯二甲酸酐和尿素，催化剂为钼酸铵。
《新型铜基衍生物电催化还原二氧化碳性能研究》
《新型铜基衍生物电催化还原二氧化碳性能研究》一、引言随着全球气候变化和环境污染问题日益严重，二氧化碳的减排和利用已成为当前科研领域的热点。
电催化还原二氧化碳技术作为一种将二氧化碳转化为高附加值化学品的有效方法，近年来备受关注。
铜基衍生物因其独特的电子结构和良好的催化性能，在电催化还原二氧化碳领域展现出巨大潜力。
本文将针对新型铜基衍生物的电催化还原二氧化碳性能进行深入研究，为推动该技术的实际应用提供理论支持。
二、铜基衍生物的制备与表征1. 制备方法本研究所用铜基衍生物采用一种新型的合成方法制备而成。
该方法结合了溶剂热法和水热法的优点，在特定的反应条件下，将铜盐与配体进行反应，生成铜基衍生物。
2. 结构表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对所制备的铜基衍生物进行结构表征。
结果表明，所制备的铜基衍生物具有较高的结晶度和良好的形貌。
三、电催化还原二氧化碳性能研究1. 实验方法采用三电极体系进行电催化还原二氧化碳实验。
以所制备的铜基衍生物为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。
在一定的电位范围内，以恒电流或恒电位模式进行实验，并记录电流-时间曲线和二氧化碳还原产物。
2. 实验结果与讨论（1）电流-时间曲线分析实验结果显示，所制备的铜基衍生物在电催化还原二氧化碳过程中表现出良好的稳定性和较高的电流密度。
随着电位的增加，电流密度逐渐增大，表明该材料具有良好的电催化活性。
（2）二氧化碳还原产物分析通过气相色谱和质谱等手段对二氧化碳还原产物进行分析。
结果表明，所制备的铜基衍生物能够将二氧化碳还原为一氧化碳、甲酸盐等高附加值化学品。
其中，一氧化碳的选择性较高，表明该材料在电催化还原二氧化碳过程中具有较好的产物选择性。
（3）性能对比分析将所制备的铜基衍生物与其他催化剂进行性能对比分析。
结果表明，该材料在电催化还原二氧化碳过程中表现出较高的催化活性和稳定性，具有较好的应用前景。
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采用离子色谱仪测定甲酸。配置不同浓度的甲 酸标准溶液，绘制标准曲线。样品在进行测试前一 般稀释 5 倍。法拉第效率的计算公式为：
2.4 甲酸根法拉第效率的计算
Intensity/a.u.
图 1 PcCu 催化剂的 SEM 表征图 Fig.1 SEM images of PcCu
3.2 PcCu 催化剂的结构表征
PcCu 的 XRD 图 如 图 2 所 示，可 以 看 出，该 催 化 剂 具 有 多 晶 结 构，衍 射 峰 中 峰 值 强 度 较 强 的 有 30.5 °(311)、28.1 °(212)、26.2 °(-311)、23.8 °(112)、 15.4(102)、14.2(200) 等，与标准卡片 PcCu (PDF#110893)[16] 对应。通过以上的分析对照，我们进一步确 定合成的配合物为 PcCu，说明酞菁与醋酸铜在反应 过程中进行了很好的配位。
关键词：CO2还原；电催化；酞菁；铜配合物
中图分类号：O 641.4
文献标识码：A
文章编号：1671-9905(2019)03-0016-04
CO2 是导致全球气候变暖的温室气体之一，为 利用 CO2，减少气候变化带来的负面危害，人们致力 于寻找还原 CO2 的方法。采用电化学转化的方法 利用二氧化碳，在减少 CO2 的同时还能提供可再生 电力的储存。在水溶液中异相金属表面电化学还 原 CO2 是一种很有前景的方法，因为系统简单，可 以通过改变电还原条件如电极和电解质溶液 [1] 等， 来选择性地控制产物。电催化还原 CO2 的产物为 HCOO-，在经济方面有很好的应用 [2]，同时在含水电 解液中也具有高选择性 [3]。甲酸在药物合成、燃料 电池和氢气储存等方面的应用较广 [4-6]。已报道的 金属催化剂 Sn、Pb、In[7-10]，它们的电催化还原 CO2 产物即为 HCOO-。然而，二氧化碳的电化学动力学 缓慢，电极需要较大的负电位，不仅造成能源利用的 效率低，而且会产生过高的析氢反应。为解决这一 问题，开发新型高效的电催化剂成为了研究的关键。
2 实验步骤
2.1 酞菁铜配合物的制备
称 取 酞 菁 50mg，再 称 取 摩 尔 比 为 1∶1 的 Cu(CH3COO)2·H2O，将 2 种物质溶于 20mL 无水乙 醇中，磁力搅拌 30min 后，将溶液转移到 30mL 反应 釜中，于 190℃反应 8h[16]。冷却至室温，离心，干燥， 用无水乙醇洗涤、离心 3 次，然后将洗涤好的产物置 于 80℃的烘箱中干燥 24h，冷却到室温，备用。将此
本 文 采 用 溶 剂 热 法 制 备 了 酞 菁 铜 配 合 物，经 XRD 和 SEM 表征后，采用循环伏安法（CV）和电流 时间曲线法研究了该材料电催化还原 CO2 的性能。
结果表明，此材料电催化还原 CO2 的过电位较正， 电流密度大，在 -0.8V (vs RHE) 电位下，可得到还原 产物甲酸根的最优法拉第效率，表明酞菁铜配合物 的电催化活性较好。
摘 要：本文采用溶剂热反应法制备了酞菁铜配合物，采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对其结构和
形貌进行了表征。将此材料用于CO2电催化还原研究，结果表明，此材料电催化还原CO2的过电位较正，电流密度大， 在-0.8 V（vs RHE）电位下，可得到还原产物甲酸根的最优法拉第效率，表明酞菁铜配合物的电催化活性较好。
收稿日期：2019-01-10
第3期
白小花等：酞菁铜配合物的制备及电催化还原CO2性能的研究
17
配合物表示为 PcCu。 2.2 电极的制备
称取 5mg 的 PcCu，分散在 500μL 的醇水溶液 （无水乙醇∶水 =1∶3）中，超声 1h，得到均匀的分散 液。用移液枪移取 10μL 的 PcCu 分散剂，滴凃到 玻碳电极上，之后滴加 40μL 的 Nafion 溶液（质量 分数 5%）作为 PcCu 的粘合剂，自然晾干，备用。
1 实验材料
1.1 实验试剂
酞菁染料，乙酸铜 (99%)，无水乙醇 (AR)，Nafion 溶液 (AR)，二氧化碳 (99.99%)，氮气 (99.99%)，碳酸 氢钾 (99.99%)。 1.2 实验仪器
DUG-9076A 电热恒温鼓风干燥箱，HC-2066 高 速 离 心 机，H 型 电 解 池，PGSTAT302N AUTOLAB 工作站，Nova 200 NanoSEM 扫描电子显微镜， D8ADVANCE X 射线衍射仪，ICS-1000 离子色谱 仪。
2.3 电化学性能测试
电催化还原 CO2 反应在一个பைடு நூலகம்准的三电极两 室 H 型电解池中进行。两室间用质子交换膜隔开， 阴极反应池中加入 13mL 的 0.5M 的 KHCO3 电解液， 阳极反应池中加入相同的电解液 30mL。测试前先 通 CO2（或 N2 气）30 min 至饱和，用于除去电解液 中的氧气。测试采用 AUTOLAB 工作站，采用线性 伏安法、循环伏安法、电流 - 时间曲线对材料进行电 化学性能测试。电极电势采用 RHE 标准，E(RHE)= E(vs SCE)+0.24+0.059×pH。之后用离子色谱测定 CO2 还原产物甲酸的浓度，计算甲酸的含量和法拉 第效率。
据报道，用于 CO2 还原的合金催化剂中，铜基 合金催化剂的应用较广 [11-13]。Jia 等人 [14] 采用模板 辅助电沉积的方法，将纳米结构的 Cu-Au 材料用于 将二氧化碳还原为醇类。Kortlever 等人 [15] 在碳载 双金属 Pd-Pt 纳米粒子上，将二氧化碳电还原为甲 酸，发现 PdxPt(100-x)/C 催化剂在还原 CO2 时的起始电 位较低，同时在 -0.4V 电解 1h 后，甲酸的法拉第效 率达到 88%。
第 48 卷 第 3 期 2019 年 3 月
化工技术与开发 Technology & Development of Chemical Industry
Vol.48 No.3 Mar. 2019
酞菁铜配合物的制备及电催化还原 CO2 性能的研究
白小花，王开林，缪 谦
( 温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325000)