The present invention relates to an electrochemical reduction of carbon dioxide gas diffusion electrode and its preparation and application, including the electrode attached to the basal layer, and basal layer of Sn on the catalyst and organic additives mixed layer, Sn catalyst and organic additives of two molar ratio of 100:1-30:1, Sn in the electrode catalyst loading was 0.1mg/cm
【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳电化学还原用气体扩散电极及其制备和应用
本专利技术涉及二氧化碳电化学还原用电极及其应用,属于二氧化碳资源化利用和储能
技术介绍
近些年来,随着经济的快速发展,环境问题和能源短缺问题日趋严重。其中,全球变暖也已成为世界各国亟待解决的难题,而CO2的大量排放是全球变暖的主要原因之一。因而,如何有效利用CO2及减少CO2的排放引起了人们的广泛关注。从能耗和成本上综合考虑,电化学还原法具有可在常温常压反应、能耗低和转化效率较高等优点,是CO2转化技术中较为可行的途径之一。ERC技术是利用电能将CO2还原为各种有机小分子或化工产品,有效实现温室气体CO2资源化利用的一种技术。随着可再生能源发电技术的迅速发展,发电技术的成本有望大幅度下降。利用可再生能源发电,再利用电能将二氧化碳合成有机物,实现电能向化学能的转化和储存。ERC技术不仅可节约石油、天然气和煤等化石能源,而且变废为宝,使CO2得到有效利用,减少了CO2造成的环境污染。因此,ERC技术具有潜在的经济效益和环境效益。Sn基催化剂是催化CO2电化学还原的有效催化剂之一。由于Sn金属大量存在于地壳中,价格比较低廉,对于大规模的工业应用,将会使成本大大降低。最后,相对于其他用于还原CO2制有机酸的催化剂(Pb、Cd、Hg等),Sn金属对于环境的污染也是很小的,是一种环境友好的金属催化剂。因此Sn基催化剂是一种具有很大研究前景的ERC催化剂。但目前Sn催化剂的性能还比较低。很多人通过利用化学法合成氧化锡、锡等催化剂,再利用PTFE作为粘结剂,将其喷涂到扩散层表面,得到电极。然而这种制备方法比较复 ...
【技术保护点】
一种二氧化碳电化学还原用气体扩散电极,其特征在于,电极包括基底层、及基底层上附着的Sn催化剂和有机助剂混合层,Sn催化剂和有机助剂二者摩尔之比为100:1‑30:1,电极中Sn催化剂的担载量为0.1mg/cm
【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳电化学还原用气体扩散电极,其特征在于,电极包括基底层、及基底层上附着的Sn催化剂和有机助剂混合层,Sn催化剂和有机助剂二者摩尔之比为100:1-30:1,电极中Sn催化剂的担载量为0.1mg/cm-2-5mg/cm-2。2.按照权利要求1所述二氧化碳电化学还原用气体扩散电极,其特征在于:所述有机助剂包括乙二胺、己二胺、苯酚、间苯二酚、咪唑、苯胺、噻吩、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚乙烯吡啶、聚丙烯腈、三苯基膦中的一种或二种以上。3.一种权利要求1或2所述的电极制备方法,其特征在于,所述电极按如下过程制备而成:1)以气体扩散层或处理后的炭毡或炭纸作为基底层:炭毡或炭纸处理过程为:在200~600℃在空气中进行处理,然后在乙醇、丙酮中进行除油处理清洗;2)所述的Sn催化剂层通过恒电流、恒电位或循环扫描的方法在上述基底表面电化学镀锡得到;电化学镀锡的过程中,镀液为浓度为30-95g/L锡酸钠Na2SnO3·3H2O溶液、1.0-20g/L无机碱溶液及1-10g/L缓冲溶液混合液;所述缓冲溶液中的溶质为醋酸钠或醋酸钾中一种或二种,锡酸钠与无机碱的质量比为20:1-1:1,锡酸钠与缓冲溶液中溶质的质量比为:20:1-1:1;所述恒电流为-5mA/cm2~-200mA/cm2,优选为-20mA/cm2~-100mA/cm2;恒电位为-0.2V~-6V,优选为优选为-0.3V~-2.0V;循环扫描范围为-0.3V-2.0V;镀锡时间为10s~20000s,优选时间为3000s-15000s.;3)将有机助剂溶解于混合溶剂中,混合溶剂由DMSO、DMF、DMAC、中的一种或二种以上与THF或正己烷中的一种或二种混合而成,在温度为25~50摄氏度下搅拌至有机助剂完全溶解,形成质量浓度为5~40%的溶液;混合溶剂中THF或正己烷的质量含量为5-40%;4)利用喷涂的方式,将上述有机助剂溶液喷涂到步骤2)制备得到的Sn催化剂表面;5)将上述步骤4)制备的电极取出于室温...
【专利技术属性】
技术研发人员:钟和香,张华民,邱艳玲,邓呈维,李先锋,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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