一种电化学催化转化二氧化碳合成多碳产物的方法及复合电极技术

本发明专利技术公开了一种电化学催化转化二氧化碳合成多碳产物的方法及复合电极。本发明专利技术p区金属元素修饰的铜基催化剂/气体扩散电极复合电极的制备方法，包括如下步骤：1)将助剂水溶液、铜盐水溶液和p区金属盐水溶液加入到水中，得到混合液；2)在混合液中依次加入碱液和还原剂水溶液，得到沉淀；3)将沉淀依次进行洗涤和干燥，得到固体粉末；4)将固体粉末修饰在气体扩散电极上，得到催化电极；5)将催化电极组装到气体扩散流动电解池中，以二氧化碳为原料进行原位电化学还原，即得。相对于未经修饰的铜基催化剂，本发明专利技术复合电极提高了电化学催化转化二氧化碳合成多碳产物的选择性，同时在大电流密度的条件下具有优异的电化学催化转化稳定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学催化转化二氧化碳合成多碳产物的方法及复合电极


[0001]本专利技术属于绿色化学化工
，具体涉及一种电化学催化转化二氧化碳合成多碳产物的方法及复合电极。

技术介绍

[0002]二氧化碳电化学催化转化技术可以有效地利用清洁电能，将水和二氧化碳在室温条件下转化为具有更高价值的化学品或燃料，同时可以实现可再生能源的有效储存。二氧化碳电化学催化转化的产物分布非常广泛，与单碳产物(甲酸、一氧化碳)相比，多碳产物(乙酸、乙烯、乙醇、丙醇等)具有更高的能量密度和附加值，但是多碳产物的生成是多电子、多质子的耦合过程，其反应中间体非常复杂。电催化转化二氧化碳合成多碳产物的关键在于开发高效的电催化剂。铜基催化是目前被发现可以产多碳产物的金属基催化剂，其主要是通过水热法，沉淀法，电沉积法和气相沉积法等方法制备。碳碳耦合的步骤一般具有较高的反应能垒，使得二氧化碳电还原制备多碳产物的催化体系仍然受到高电流密度下产物选择性低、催化电极稳定性差等因素的限制，难以满足目前商业应用的需求。因此开发高选择性、高效且稳定的电化学催化转化体系实现多碳产物的合成仍然面临本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种p区金属元素修饰的铜基催化剂/气体扩散电极复合电极的制备方法，包括如下步骤：1)将助剂水溶液、铜盐水溶液和p区金属盐水溶液加入到水中，得到混合液；2)在所述混合液中依次加入碱液和还原剂水溶液，得到沉淀；3)将所述沉淀依次进行洗涤和干燥，得到固体粉末；4)将所述固体粉末修饰在气体扩散电极上，得到催化电极；5)将所述催化电极组装到气体扩散流动电解池中，以二氧化碳为原料进行原位电化学还原，得到所述p区金属元素修饰的铜基催化剂/气体扩散电极复合电极。2.根据权利要求1所述的p区金属元素修饰的铜基催化剂/气体扩散电极复合电极的制备方法，其特征在于：所述助剂水溶液、所述铜盐水溶液、所述p区金属盐水溶液、所述水、所述碱液和所述还原剂水溶液的体积比为2：1：1：150：1：1；所述助剂水溶液中的助剂为柠檬酸钠；所述助剂水溶液的浓度为0.5～1.5M；所述铜盐水溶液中的铜盐为硫酸铜、氯化铜和硝酸铜及其水合物中的至少一种；所述铜盐水溶液的浓度为0.1～1.5M；所述p区金属盐水溶液中的p区金属盐为硝酸镓、硝酸铝、氯化锗和氯化锑及其水合物中的至少一种；所述铜盐和所述p区金属盐的摩尔比为(100～2)：1；所述碱液为NaOH水溶液或KOH水溶液；所述碱液的浓度为1～10M；所述方法在加入碱液后包括对混合体系进行第一次搅拌的步骤，所述第一次搅拌的转速为300RPM，时间为10分钟；所述还原剂水溶液中的还原剂为L
‑
(+)
‑
抗坏血酸；所述还原剂水溶液的浓度为0.1～1.5M；所述方法在加入还原剂水溶液后包括对混合体系进行第二次搅拌的步骤，所述第二次搅拌的转速为300RPM，时间为30分钟；所述沉淀通过离心的方式从混合体系中分离出来，离心时间为5～60分钟，离心转速为3000～12000RPM；所述洗涤的溶剂选自水、丙酮、乙醇和甲醇中的至少一种；所述干燥的温度为60～120℃，时间为6～24小时。3.根据权利要求1或2所述的p区金属元素修饰的铜基催化剂/气体扩散电极复合电极的制备方法，其特征在于：所述修饰包括如下步骤：将由所述固体粉末、有机溶剂和粘结剂组成的分散液滴涂到气体扩散电极上，得到所述催化电极；优选地，所述有机溶剂为丙酮、异丙醇、乙醇、甲醇中至少一种；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏松，朱庆宫，韩布兴，毕佳慧，刘霁媛，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：