1.本發(fā)明屬于化學化工領域，具體涉及一種電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法。

背景技術：

2.目前化石能源在整個能源結(jié)構中占主導地位，在可以預見的未來，這種狀況難以改變。眾所周知，化石資源利用過程中排放大量二氧化碳，二氧化碳是主要的溫室氣體，在過去的幾十年里造成一系列環(huán)境與社會問題。同時二氧化碳也是廉價易得的c1資源，將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為重要化學品及發(fā)展相關產(chǎn)業(yè)具有重要意義。人們在此方面開展了大量工作，開發(fā)了多種轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法，包括傳統(tǒng)化學方法、電化學催化、光化學催化等。其中電催化轉(zhuǎn)化二氧化碳近年來受到了廣泛的關注。與其它方法相比，電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳反應條件可控，能實現(xiàn)一些常規(guī)條件下難以進行的反應過程；反應過程綠色、清潔、可用水作氫源，同時支持電解液可以循環(huán)使用，極大地減少了化學品的消耗和廢液的產(chǎn)生。另外，電化學催化體系所需電能一方面可以利用核能、風能、潮汐能等清潔能源的發(fā)電得到，另一方面還可以充分利用生產(chǎn)生活中非用電高峰期的“臨時剩余電能”，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

3.電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳是一個涉及多電子轉(zhuǎn)移的復雜反應過程，可以生成多種還原產(chǎn)物，包括一氧化碳、烴類、酸類、醇類等。近年來，電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳的研究取得了顯著進展。通過設計不同催化材料、電解液和反應裝置，可以將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化成一氧化碳、甲酸等產(chǎn)物，并且針對這些產(chǎn)物的形成機理進行了系統(tǒng)研究。相對于一氧化碳、甲酸，通過電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成具有高能量密度的碳氫化合物或醇類更具有研究和實用價值。甲醇是非常重要的平臺分子和有機原料，主要可用于制造農(nóng)藥、醫(yī)藥、合成纖維及有機化工產(chǎn)品，也是生產(chǎn)甲醛、甲酸甲酯、醋酸酐、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等化工產(chǎn)品的原料。同時，甲醇還是重要的溶劑和燃料，尤其是自上世紀80年代以來，甲醇被廣泛應用于生產(chǎn)汽油添加劑、甲醇燃料、甲醇汽油，以及甲醇蛋白等產(chǎn)品，很大程度上促進了甲醇的市場需求。隨著近年來電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳的發(fā)展，利用電化學方法制備甲醇被認為是一個非常具有發(fā)展前景的方向。

4.二氧化碳電化學還原合成甲醇需要復雜的6電子轉(zhuǎn)移過程和緩慢的動力學過程。在過去的幾十年里，為了提高甲醇的選擇性，人們設計了多種電極材料。2005年報道的ruo2/tio2，甲醇法拉第效率不足60％，而且過電位很高，并沒有進行穩(wěn)定性測試；2012年報道的ni箔，甲醇法拉第效率只有2％左右，催化效率很低；2018年報道的pd/sno2，甲醇的法拉第效率54.8％；此外人們還報道了mo?bi硫化物，pd?cu氣凝膠以及cu1.63se等作為電極材料電化學催化二氧化碳合成甲醇，這些體系也很難同時實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率(電流密度)和高選擇性(法拉第效率)。由此可見，現(xiàn)階段二氧化碳電化學還原合成甲醇的催化體系尚不完善，在較大的電流密度下實現(xiàn)較高的甲醇法拉第效率和電極材料的穩(wěn)定性仍然充滿著挑戰(zhàn)。因此開發(fā)新型、高效、穩(wěn)定的電極材料是一個非常有意義的研究課題，同時也是當前的科學界和

產(chǎn)業(yè)界所亟需解決的難題。

技術實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的之一在于提供一種電極材料。

6.所述電極材料為負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙復合材料。

7.所述負載于氧化銅的單原子催化劑由共沉淀法通過包括如下步驟的方法制備得到：

8.1)將銅化合物和第二金屬化合物溶于水，向所得溶液中加入堿性水溶液，攪拌，將所得溶液轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高溫水熱反應；

9.2)反應結(jié)束后，將反應體系離心收集固體產(chǎn)品，真空干燥，得到黑色粉末；

10.3)將所得黑色粉末煅燒，等離子清洗，即得。

11.上述方法步驟1)中，所述銅化合物可選自硫酸銅(cuso4)、硝酸銅(cuno3)、氯化銅(cucl2)、乙酸銅(cu(ch3coo)2)、乙酰丙酮酸銅(cu(acac)2)及其水合物中的至少一種，具體可為cuso4水合物，更具體可為cuso4·

5h2o；

12.所述第二金屬化合物可選自氯化錫(sncl4)、氯化銦(incl3)、氯化鉍(bicl3)、氯化鋅(zncl2)、氯化鎘(cdcl2)、氯化鐵(fecl3)、氯化鈷(cocl2)、氯化鎳(nicl2)中的至少一種，具體可為sncl4；

13.所述銅化合物與第二金屬化合物的質(zhì)量比可為1000:1?10:1，具體可為100:1；

14.所述堿性水溶液可選自naoh水溶液、koh水溶液、na2co3水溶液、k2co3水溶液、nahco3水溶液、khco3水溶液中的至少一種，具體可為naoh水溶液；

15.所述的堿性水溶液ph可為10?14，具體可為14；

16.所述高溫水熱反應的溫度可為80?220℃，具體可為100?150℃或130℃；

17.所述高溫水熱反應的時間可為2?48h，具體可為15?25h、16?20h或18h；

18.步驟2)中，所述真空干燥的溫度可為50?150℃，具體可為60℃；

19.在進行真空干燥前還可對收集的固體產(chǎn)品用去離子水?乙醇溶液洗滌的操作；

20.步驟3)中，所述煅燒在空氣氣氛中進行，所述煅燒的溫度可為300?600℃，具體可為350?450℃或400℃；

21.所述煅燒的時間可為1?6h，具體可為2?4h或3h；

22.所述等離子清洗為采用等離子清洗機在10％(氫氣體積占比)氫氣?氬氣混合氣氛中進行等離子表面清洗，

23.等離子清洗的時間可為30?120s，具體可為60?90s或90s。

24.所述負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙復合材料通過包括如下步驟的方法制備得到：將負載于氧化銅的單原子催化劑分散到有機溶劑中，將所得分散液滴涂到商用碳紙上，即得，

25.其中所述有機溶劑具體可為丙酮；

26.催化劑的用量可為0.1?50mg cm?2，具體可為5mg cm?2。

27.本發(fā)明的目的之二在于提供一種電化學催化體系。

28.所述電化學催化體系包括上述電極材料和反應電解液，所述反應電解液為離子液體?水混合溶液；

29.所述反應電解液中，所述離子液體可選自：1?丁基?3?甲基咪唑四氟硼酸鹽([bmim]bf4)、1?丁基?3?甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽([bmim]tfo)、1?丁基?3?甲基咪唑高氯酸鹽([bmim]clo4)、1?丁基?3?甲基咪唑氯鹽([bmim]cl)、1?丁基?3?甲基咪唑溴鹽([bmim]br)、1?丁基?3?甲基咪唑磷酸二氫鹽([bmim]h2po4)、1?乙基?3?甲基咪唑四氟硼酸鹽([emim]bf4)、1?
乙基?3?甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽([emim]tfo)、1?乙基?3?甲基咪唑高氯酸鹽([emim]clo4)、1?乙基?3?甲基咪唑氯鹽([emim]cl)、1?乙基?3?甲基咪唑溴鹽([emim]br)、1?乙基?3?甲基咪唑磷酸二氫鹽([emim]h2po4)中的至少一種，具體可為[bmim]bf4；

[0030]

離子液體與水的摩爾比可為1:1

?

1:50，具體可為1:10、1:5或1:3；

[0031]

上述電極材料、電化學催化體系在電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇中的應用也屬于本發(fā)明的保護范圍。

[0032]

本發(fā)明還提供一種電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法。

[0033]

本發(fā)明所提供的電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法，為：在電化學催化體系中，以二氧化碳為原料，通過電極材料和電解液的作用反應合成甲醇。

[0034]

上述方法中，反應的電位可為?1.6～?2.8v vs.ag/ag+，具體可為?1.9～?2.3v vs.ag/ag+、1.9～?2.2v vs.ag/ag+、?1.9～?2.1v vs.ag/ag+或?2.0v vs.ag/ag+；[0035]反應的時間可為0.5?120h，具體可為1?10h、1?5h或3h。

[0036]

反應的產(chǎn)物包括甲醇、一氧化碳、甲酸、氫氣，主要為甲醇。

[0037]

反應可在商用h型電解池中進行。

[0038]

本發(fā)明提出了以二氧化碳為原料，在電化學催化作用下合成甲醇的方法。該反應在負載于氧化銅的單原子催化劑和離子液體

?

水混合電解液的作用下可以高效地進行，這是二氧化碳電化學催化轉(zhuǎn)化和合成化學中的重要突破。此外，本發(fā)明的催化劑具有優(yōu)良的循環(huán)使用性能，為其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了堅實的基礎。本發(fā)明為將二氧化碳電化學催化轉(zhuǎn)化為亟需的液體燃料打開了一條實際的路徑。該路徑采用廉價易得、無毒且可循環(huán)的原料，具有重要的商業(yè)價值，同時對解決日益嚴重的環(huán)境和資源問題具有重要意義。

附圖說明

[0039]

圖1為sn1/cuo

?

90的掃描電鏡(sem)和透射電鏡(tem)圖像；

[0040]

圖2為sn1/cuo

?

90高分辨率tem(hrtem)圖像；

[0041]

圖3為sn1/cuo

?

90的x射線衍射分析(xrd)圖譜；

[0042]

圖4為sn1/cuo

?

90的球差矯正電鏡圖像；

[0043]

圖5為sn1/cuo

?

90的元素分布圖(eds mapping)；

[0044]

圖6為sn1/cuo

?

90的長期穩(wěn)定性測試結(jié)果圖。

具體實施方式

[0045]

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不局限于此。

[0046]

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；下述實施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

[0047]

本發(fā)明提供一種電極材料。

[0048]

所述電極材料為負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙復合材料。

[0049]

所述負載于氧化銅的單原子催化劑由共沉淀法通過包括如下步驟的方法制備得到：

[0050]

1)將銅化合物和第二金屬化合物溶于水，將所得溶液滴入堿性水溶液中，攪拌，將所得溶液轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高溫水熱反應；

[0051]

2)反應結(jié)束后，將反應體系離心收集固體產(chǎn)品，真空干燥，得到黑色粉末；

[0052]

3)將所得黑色粉末煅燒，等離子清洗，即得。

[0053]

上述方法步驟1)中，所述銅化合物可選自硫酸銅(cuso4)、硝酸銅(cuno3)、氯化銅(cucl2)、乙酸銅(cu(ch3coo)2)、乙酰丙酮酸銅(cu(acac)2)及其水合物中的至少一種，具體可為cuso4水合物，更具體可為cuso4·

5h2o；

[0054]

所述第二金屬化合物可選自氯化錫(sncl4)、氯化銦(incl3)、氯化鉍(bicl3)、氯化鋅(zncl2)、氯化鎘(cdcl2)、氯化鐵(fecl3)、氯化鈷(cocl2)、氯化鎳(nicl2)中的至少一種，具體可為sncl4；

[0055]

所述的堿性水溶液ph可為10

?

14，具體可為14；

[0056]

所述高溫水熱反應的溫度可為80

?

220℃，具體可為100

?

150℃或130℃；

[0057]

所述高溫水熱反應的時間可為2

?

48h，具體可為15

?

25h、16

?

20h或18h；

[0058]

步驟2)中，所述真空干燥的溫度可為50

?

150℃，具體可為60℃；

[0059]

在進行真空干燥前還可對收集的固體產(chǎn)品用去離子水

?

乙醇溶液洗滌的操作；

[0060]

步驟3)中，所述煅燒在空氣氣氛中進行，所述煅燒的溫度可為300

?

600℃，具體可為400℃；

[0061]

所述煅燒的時間可為1

?

6h，具體可為3h；

[0062]

所述等離子清洗為采用等離子清洗機在10％(氫氣體積占比)氫氣

?

氬氣混合氣氛中進行等離子表面清洗，

[0063]

等離子清洗的時間可為30

?

120s，具體可為90s。

[0064]

所述負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙復合材料通過包括如下步驟的方法制備得到：將負載于氧化銅的單原子催化劑分散到有機溶劑中，將所得分散液滴涂到商用碳紙上，即得。

[0065]

本發(fā)明還提供一種電化學催化體系。

[0066]

所述電化學催化體系包括上述電極材料和反應電解液，所述反應電解液為離子液體

?

水混合溶液；

[0067]

所述反應電解液中，所述離子液體可選自：1

?

丁基

?3?

甲基咪唑四氟硼酸鹽([bmim]bf4)、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽([bmim]tfo)、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑高氯酸鹽([bmim]clo4)、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑氯鹽([bmim]cl)、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑溴鹽([bmim]br)、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑磷酸二氫鹽([bmim]h2po4)、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑四氟硼酸鹽([emim]bf4)、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽([emim]tfo)、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑高氯酸鹽([emim]clo4)、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑氯鹽([emim]cl)、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑溴鹽([emim]br)、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑磷酸二氫鹽([emim]h2po4)中的至少一種，具體可為[bmim]bf4；

[0068]

離子液體與水的摩爾比可為1:1

?

1:50，具體可為1:3；

[0069]

上述電極材料、電化學催化體系在電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇中的應用也屬于本發(fā)明的保護范圍。

[0070]

本發(fā)明還提供一種電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法。

[0071]

本發(fā)明所提供的電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法，為：在電化學催化體系中，以二氧化碳為原料，通過電極材料和電解液的作用反應合成甲醇。

[0072]

上述方法中，反應的電位可為

?

1.6～

?

2.8v vs.ag/ag

+

，具體可為

?

2.0v vs.ag/ag

+

；

[0073]

反應的時間可為0.5

?

120h，具體可為3h。

[0074]

本發(fā)明提出了以二氧化碳為原料，在電化學催化作用下合成甲醇的方法。該反應在負載于氧化銅的單原子催化劑和離子液體

?

水混合電解液的作用下可以高效地進行，這是二氧化碳電化學催化轉(zhuǎn)化和合成化學中的重要突破。此外，本發(fā)明的催化劑具有優(yōu)良的循環(huán)使用性能，為其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了堅實的基礎。本發(fā)明為將二氧化碳電化學催化轉(zhuǎn)化為亟需的液體燃料打開了一條實際的路徑。該路徑采用廉價易得、無毒且可循環(huán)的原料，具有重要的商業(yè)價值，同時對解決日益嚴重的環(huán)境和資源問題具有重要意義。

[0075]

實施例1、催化劑的制備和表征

[0076]

以sn1/cuo催化劑的制備為例。首先將2.0g cuso4·

5h2o和0.02g sncl4溶于100ml去離子中，于冰水浴中不斷攪拌形成均勻的藍色溶液。取20mlnaoh溶液(1m)慢慢注入上述溶液中，不斷攪拌0.5h；保持3℃繼續(xù)攪拌24h，然后轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，密封，130℃水熱18h，然后冷卻到室溫。隨后，通過離心機分離，用去離子水

?

乙醇溶液洗滌多次，在60℃下真空干燥。將所得黑色粉末在400℃下煅燒3h。最后用等離子清洗機在10％氫氣

?

氬氣混合氣氛中進行表面清洗90s，經(jīng)過如上步驟，即得到sn1/cuo

?

90催化劑。通過調(diào)整等離子清洗時間，分別得到sn1/cuo

?

0、sn1/cuo

?

30、sn1/cuo

?

60、sn1/cuo

?

120催化劑。基于如上的方法，我們還利用incl3、bicl3、zncl2、cdcl2、fecl3、cocl2、nicl2制備了in1/cuo

?

90、bi1/cuo

?

90、zn1/cuo

?

90、cd1/cuo

?

90、fe1/cuo

?

90、co1/cuo

?

90、ni1/cuo

?

90催化劑。

[0077]

我們對sn1/cuo

?

90催化劑進行了系統(tǒng)的表征。掃描電鏡(sem)和透射電鏡(tem)圖像表明sn1/cuo

?

90形狀均勻且呈不規(guī)則的片狀形貌，同時可以看到其表面有一些可見的凹坑(圖1)，這說明經(jīng)過等離子體處理后材料表面大量原子缺陷聚集而形成了納米級缺陷。高分辨率tem(hrtem)中晶格條紋的間距為0.27nm，可以歸屬為cuo的(110)晶面(圖2)。x射線衍射分析(xrd)表明sn1/cuo

?

90催化劑中只存在cuo一種晶相，屬于單斜晶系，空間群為c2/c(圖3)。球差矯正電鏡識別到原子分散的金屬sn，同時沒有觀察到納米粒子或團簇(圖4)。元素分布圖(eds mapping)研究表明cu、o、sn元素在催化劑表面均勻分布(圖5)。此外，元素分析表明sn元素的含量為1.2wt％。

[0078]

實施例2、電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳

[0079]

為制備工作電極，首先將5mg催化劑與10μl nafion d

?

521分散液(5wt％)一起分散于1ml丙酮中，形成均相溶液。并取500μl的分散液均勻滴涂于疏水碳紙(1

×

0.5cm

?2)表面，室溫下干燥處理，其中每個電極催化劑的負載量為5mg cm

?2。實驗前，所有電極在丙酮中超聲10分鐘，然后用水和丙酮清洗，并在n2氣氛中干燥。

[0080]

所有的電化學實驗都在電化學工作站(chi 660e，上海辰華儀器有限公司)上完成。電解實驗在25℃的h型電解池中、三電極體系下進行，三電極包括工作電極、鉑網(wǎng)對電極和ag/ag

+

參比電極，參比電極通過一個帶有魯金毛細管的玻璃管穩(wěn)定，內(nèi)加0.01m agno3溶于0.1m四丁基高氯酸銨的乙腈溶液。實驗前，將參比電極按照文獻的方法進行校正。實驗中采用nafion

?

117膜作為質(zhì)子交換膜，將陰極和陽極分隔開來，以[bmim]bf4水溶液作為電解液，[bmim]bf4與水的摩爾比為1:3。每次實驗電解液用量為30ml。電解實驗開始前，將電解

液通入co2保持30分鐘，使其充分飽和，并在20sccm的穩(wěn)定co2流下進行電解。氣體產(chǎn)物采用氣袋采集，采用氣相色譜儀(gc,hp 4890d)進行分析，液體產(chǎn)物用核磁共振(1h nmr，bruker avance iii 400hd)進行分析。

[0081]

不同催化條件電催化二氧化碳反應的試驗結(jié)果如表1和表2所示。從表中可以看出，本發(fā)明的催化體系對甲醇有優(yōu)異的選擇性，對比其他材料，sn1/cuo

?

90的催化活性最高。甲醇的法拉第效率在

?

2.0v vs.ag/ag

+

的電位下，反應3h后，可達到88.6％，高于現(xiàn)有文獻報道的數(shù)據(jù)。在此電位下反應的電流密度可以達到67.0ma cm

?2，計算出的甲醇分電流密度也高于現(xiàn)有文獻的報道。

[0082]

表1

[0083]

[0084]

表2

[0085]

樣品j/ma cm

?2fe

ch3oh

/％sn1/cuo

?

9067.088.6in1/cuo

?

9059.530.4bi1/cuo

?

9057.124.8zn1/cuo

?

9049.910.9cd1/cuo

?

9043.76.5fe1/cuo

?

9036.21.4co1/cuo

?

9048.80.9ni1/cuo

?

9054.90.5

[0086]

實施例3、催化劑穩(wěn)定性能研究

[0087]

在

?

2.0v vs ag/ag

+

的電位下持續(xù)進行120h反應，可以評價sn1/cuo

?

90的長期穩(wěn)定性。我們發(fā)現(xiàn)電流密度和甲醇的法拉第效率均未出現(xiàn)明顯變化(圖6)，說明沒有出現(xiàn)電極鈍化現(xiàn)象。這說明該催化劑具有良好的電化學穩(wěn)定性，具有很好的產(chǎn)業(yè)化價值。技術特征：

1.一種電極材料，為：負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙復合材料。2.根據(jù)權利要求1所述的電極材料，其特征在于：所述負載于氧化銅的單原子催化劑由共沉淀法通過包括如下步驟的方法制備得到：1)將銅化合物和第二金屬化合物溶于水，向所得溶液中加入堿性水溶液，攪拌，將所得溶液轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高溫水熱反應；2)反應結(jié)束后，將反應體系離心收集固體產(chǎn)品，真空干燥，得到黑色粉末；3)將所得黑色粉末煅燒，等離子清洗，即得。3.根據(jù)權利要求2所述的電極材料，其特征在于：步驟1)中，所述銅化合物選自硫酸銅、硝酸銅、氯化銅、乙酸銅、乙酰丙酮酸銅及其水合物中的至少一種；所述第二金屬化合物選自氯化錫、氯化銦、氯化鉍、氯化鋅、氯化鎘、氯化鐵、氯化鈷、氯化鎳中的至少一種；所述銅化合物與第二金屬化合物的質(zhì)量比為1000:1

?

10:1；所述堿性水溶液選自naoh水溶液、koh水溶液、na2co3水溶液、k2co3水溶液、nahco3水溶液、khco3水溶液中的至少一種；所述堿性水溶液的ph值為10

?

14；所述高溫水熱反應的溫度為80

?

220℃；所述高溫水熱反應的時間為2

?

48h。4.根據(jù)權利要求2或3所述的電極材料，其特征在于：步驟2)中，所述真空干燥的溫度為50

?

150℃；步驟3)中，所述煅燒在空氣氣氛中進行，所述煅燒的溫度為300

?

600℃；所述煅燒的時間為1

?

6h；所述等離子清洗為采用等離子清洗機在10％(氫氣體積占比)氫氣

?

氬氣混合氣氛中進行等離子表面清洗，等離子清洗的時間為30

?

120s。5.根據(jù)權利要求1

?

4中任一項所述的電極材料，其特征在于：所述負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙復合材料通過包括如下步驟的方法制備得到：將負載于氧化銅的單原子催化劑分散到有機溶劑中，將所得分散液滴涂到商用碳紙上，即得，其中，催化劑的用量為0.1

?

50mg cm

?2。6.一種電化學催化體系，包括權利要求1

?

5中任一項所述的電極材料和反應電解液，所述反應電解液為離子液體

?

水混合溶液。7.根據(jù)權利要求6所述的電化學催化體系，其特征在于：所述反應電解液中，所述離子液體選自：1

?

丁基

?3?

甲基咪唑四氟硼酸鹽、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑高氯酸鹽、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑氯鹽、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑溴鹽、1

?

丁基

?3?

甲基咪唑磷酸二氫鹽、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑四氟硼酸鹽、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑高氯酸鹽、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑氯鹽、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑溴鹽、1

?

乙基

?3?

甲基咪唑磷酸二氫鹽中的至少一種；離子液體與水的摩爾比為1:1

?

1:50。8.權利要求1

?

5中任一項所述的電極材料、權利要求6或7所述的電化學催化體系在電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇中的應用。

9.一種電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法，為：在權利要求6或7所述的電化學催化體系中，以二氧化碳為原料，通過電極材料和電解液的作用反應合成甲醇。10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于：反應的電位為

?

1.6～

?

2.8v vs.ag/ag

+

；反應的時間為0.5

?

120h。

技術總結(jié)

本發(fā)明公開一種電化學催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成甲醇的方法。該方法采用由負載于氧化銅的單原子催化劑/碳紙電極材料和離子液體

技術研發(fā)人員：郭偉偉 孫曉甫 韓布興 劉志敏 朱慶宮 陳春俊 譚醒醒

受保護的技術使用者：中國科學院化學研究所

技術研發(fā)日：2021.03.09

技術公布日：2021/6/25