一种高效电催化二氧化碳还原直接生成甲酸的方法技术

本发明专利技术属于二氧化碳电化学还原领域，公开了一种高效电催化二氧化碳还原直接生成甲酸的方法，包括以下步骤：(1)制备负载催化剂的阴极碳纸和负载催化剂的阳极碳纸；(2)构建流动型电解池；(3)通入pH值<7的阴极电解液，流动阴极电解液，阴极通入二氧化碳，阳极通入氢气，然后施加电压进行电解，催化二氧化碳电还原；(4)电解结束后收集阴极电解液，并对收集得到的阴极电解液进行旋蒸或蒸馏处理，得到的液体即对应甲酸溶液。本发明专利技术利用具有特定结构的电解池，在酸性条件下电催化二氧化碳还原与氢气氧化结合直接生成液态甲酸，电解处理具有低槽压、大电流的特点，并且可以显著降低碳的损失率，将CO2利用率明显提升。利用率明显提升。利用率明显提升。

【技术实现步骤摘要】
一种高效电催化二氧化碳还原直接生成甲酸的方法


[0001]本专利技术属于二氧化碳电化学还原领域，更具体地，涉及一种高效电催化二氧化碳还原直接生成甲酸的方法。

技术介绍

[0002]自工业革命以来，随着人类社会的飞速发展，对传统化石能源的消耗迅速增长，导致大气中的二氧化碳(CO2)浓度迅速增加，大气中过量的CO2排放导致了一系列严重的环境问题，例如全球变暖，冰川融化，物种灭绝等，这严重阻碍了人类社会的可持续发展。因此，亟需开发一种有力的减排二氧化碳的方法。CO2电化学还原作为一种在可再生能源(如风能、水能、太阳能等)的驱动下将CO2转化成具有高附加值的能源燃料和化工产品的方法，同时具有在常温常压就可以发生、通过调控反应条件就可以改变还原产物的选择性和反应效率的优点引起了广泛科学家的关注。
[0003]在二氧化碳电还原过程中由于涉及多电子质子转移，因此其产物往往不唯一(甲酸、CO、CH4、C2H4等)。而甲酸作为一种在二氧化碳还原产业化推进过程中最有希望的产物，近年来引起了很多国内外研究学者的追捧。传统电催化往往使用的是H型电解池，但是H型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效电催化二氧化碳还原直接生成甲酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将溶剂、Nafion溶液、电催化二氧化碳还原用阴极催化剂三者超声混合均匀，然后均匀喷涂到气体扩散型碳纸上，得到负载催化剂的阴极碳纸；同时，将阳极催化剂、溶剂、Nafion溶液三者超声混合均匀，然后喷涂到气体扩散型碳纸上，得到负载催化剂的阳极碳纸；(2)利用所述步骤(1)得到的所述阴极碳纸和所述阳极碳纸，构建流动型电解池；该流动型电解池从阴极极板至阳极极板依次包括：阴极极板、负载催化剂的阴极碳纸、阴极流槽板、质子交换膜、负载催化剂的阳极碳纸和阳极极板；其中，所述阴极极板用于流动阴极反应气体，所述阳极极板用于流动阳极反应气体，所述阴极流槽板设有阴极电解液流槽；(3)向所述流动型电解池的阴极电解液流槽中通入pH值<7的阴极电解液，使阴极电解液在阴极流槽板中流动，并向阴极极板通入含CO2的气氛作为阴极的反应气体，向阳极极板通入含H2的气氛作为阳极的反应气体，然后施加电压进行电解，催化二氧化碳电还原；(4)电解结束后收集阴极电解液，并对收集得到的阴极电解液进行旋蒸或蒸馏处理，从中蒸发得到的液体即对应甲酸溶液。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述负载催化剂的阳极碳纸其负载有催化剂的正面与质子交换膜直接接触，其未负载催化剂的背面与阳极极板直接接触，所述电解池中不使用阳极电解液；所述含H2的气氛具体为加湿的氢气，氢气在催化剂表面发生氢气氧化反应(HOR)。3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述阴极流槽板的厚度为2
‑
10mm；优选的，所述阴极流槽板的厚度为2
‑
4mm。4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述电解具体为恒电位电解；优选的，恒电位电解的两电极槽压为
‑
1.0V～
‑
3.0V。5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述质子交换膜为N211型质子交换膜；所述阴极流槽板采用耐酸型材料，优选为聚醚醚酮或ABS型树脂材质；在所述阴极极板与所述负载催化剂的阴极碳纸之间、所述负载催化剂的阴极碳纸与所述阴极流槽板之间、所述阴极流槽板与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏宝玉，房文生，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：