公布日：2023.02.03
申請日：2022.11.16
分類號：C25B11/091(2021.01)I;C25B11/065(2021.01)I;C25B3/07(2021.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑及其制備方法與應用，涉及電催化劑技術領域，所述污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑包括污泥灰和負載于污泥灰上的氧化錫；本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑，其主要增益成分均來自污水處理廠副產(chǎn)物污泥的焚燒灰，屬于固體廢棄物資源化利用，有效地降低了復合電催化劑的生產(chǎn)成本；并且本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑同時促進還原和氧化半反應的策略將為制備高效電催化劑以電還原CO2開辟新的途徑。
權利要求書
1.一種污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑，其特征在于：包括污泥灰和負載于污泥灰上的氧化錫。
2.如權利要求1所述的污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑，其特征在于：所述污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑包括20-40％氧化錫和60-80％污泥灰，以重量百分比計。
3.權利要求1所述的污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將市政污泥煅燒，研磨得到污泥灰，備用；(2)將步驟(1)得到的污泥灰和氧化錫混合，研磨，加酸調(diào)節(jié)pH值至1-2，攪拌，加堿調(diào)節(jié)pH值至8-9，過濾得到混合固體；(3)將步驟(2)得到的混合固體置于真空爐中煅燒，得到污泥灰修飾氧化錫電催化劑。
4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述市政污泥是在500-700℃下于空氣氛圍中煅燒2-6h；優(yōu)選地，所述市政污泥是在600℃下于空氣氛圍中煅燒4h。
5.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述污泥灰中鈣化合物的質量分數(shù)≥10％，鐵化合物的質量分數(shù)≥10％，鎂鋁化合物的質量分數(shù)≥10％；優(yōu)選地，所述污泥灰和氧化錫的重量比為1:(0.25-0.67)。
6.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或幾種，濃度為0.05-0.2mol/L；優(yōu)選地，所述酸為鹽酸；所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種，濃度為0.05-0.2mol/L；優(yōu)選地，所述堿為氨水。
7.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述混合固體的煅燒溫度為350-550℃，煅燒時間為0.5-2h；優(yōu)選地，所述混合固體的煅燒溫度為450℃，煅燒時間為1h。
8.根據(jù)權利要求3-7任意一項所述的制備方法得到的污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑。
9.權利要求1或8所述的污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑在電催化還原CO2制甲酸中的應用。
10.如權利要求9所述的應用，其特征在于：所述污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑的用量為1-5mg/cm2。
發(fā)明內(nèi)容：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑，其充分利用焚燒灰中鐵、鋁、鎂、鈣等元素增強電催化劑的整體堿性和部分路易斯酸性，具有成本低、對CO2吸附效率高、能夠顯著加強H2O氧化半反應的優(yōu)點，提高電催化CO2還原制甲酸效率。
本發(fā)明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現(xiàn)：
本發(fā)明的第一個目的是提供一種污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑，包括污泥灰和負載于污泥灰上的氧化錫。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種所述污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將市政污泥煅燒，研磨得到污泥灰，備用；
(2)將步驟(1)得到的污泥灰和氧化錫混合，研磨，加酸調(diào)節(jié)pH值至1-2，攪拌，加堿調(diào)節(jié)pH值至8-9，過濾得到混合固體；
(3)將步驟(2)得到的混合固體置于真空爐中煅燒，得到污泥灰修飾氧化錫電催化劑。
本發(fā)明的第三個目的是提供根據(jù)上述制備方法得到的污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑。
本發(fā)明的第四個目的是提供所述污泥灰修飾氧化錫復合電催化劑在電催化還原CO2制甲酸中的應用。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下技術效果：
1、本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑，其主要增益成分均來自污水處理廠副產(chǎn)物污泥的焚燒灰，屬于固體廢棄物資源化利用，有效地降低了復合電催化劑的生產(chǎn)成本，具有廣闊的市場應用前景；
2、本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑具有較強堿性，能夠大幅提高CO2吸附性能，改善CO2電還原過程中由水相向固相的傳質阻力，可以促進CO2還原半反應；
3、本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑具有部分路易斯酸性，可作為H2O吸附和活化的活性位點，從而促進H2O氧化半反應；
4、本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑同時促進還原和氧化半反應的策略將為制備高效電催化劑以電還原CO2開辟新的途徑。
5、本發(fā)明提供的污泥灰修飾氧化錫電催化劑的制備方法，具有操作簡單，所有原料廉價易得的優(yōu)點。
（發(fā)明人：蘇明雪;李寧;顧春晗;李志堅;陳磊）
