冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用技术方案

本发明专利技术属于电催化二氧化碳技术领域，具体涉及冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用。本发明专利技术提供了冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用；所述电催化二氧化碳还原系统包括阴极室、阴极、隔膜、电解液、阳极和阳极室，所述阴极室、阴极、隔膜、阳极和阳极室依次层叠设置，所述电解液填充在所述隔膜和阳极室之间；所述电解液为含碱金属阳离子的电解液。本发明专利技术通过在还原系统中引入冠醚及冠醚衍生物，能够防止在催化过程中盐的析出，进一步提高系统稳定性和所需产物的法拉第效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用


[0001]本专利技术属于电催化二氧化碳
，具体涉及冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用。

技术介绍

[0002]化石能源的燃烧，导致大量的二氧化碳CO2排放进入大气中，从而引发了全球变暖、温室效应等一系列问题。
[0003]通过电化学手段催化CO2还原能够将温室气体CO2转化为有价值的燃料和化学品，是一种非常有潜力的碳中和策略。在产生的一系列化学增值产品中，CO2催化还原为CO的研究受到广泛关注。
[0004]膜电极组装电解池催化还原CO2是常用的手段之一，其中采用的电解液主要为含钾离子电解液，利用膜电极组装电解池催化还原CO2具有很高的法拉第效率。然而，在还原过程中容易发生碳酸盐或碳酸氢盐析出的问题，进而造成系统不稳定、析氢严重，且法拉第效率降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用，将冠醚及冠醚衍生物应用到系统中，能够有效的防止在催化过程中盐的析出，进一步提高系统稳定性和法拉第效率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用；
[0008]所述电催化二氧化碳还原系统包括阴极室、阴极、隔膜、电解液、阳极和阳极室，所述阴极室、阴极、隔膜、阳极和阳极室依次层叠设置，所述电解液填充在所述隔膜和阳极室之间；
[0009]所述电解液为含碱金属阳离子的电解液。
[0010]优选的，所述应用的方式包括：
[0011]将所述冠醚及冠醚衍生物添加至所述电解液中。
[0012]优选的，所述应用的方式包括：
[0013]将所述冠醚及冠醚衍生物涂覆所述阴极或所述阳极的表面。
[0014]优选的，所述应用的方式包括：
[0015]将所述冠醚及冠醚衍生物涂覆在所述隔膜的表面。
[0016]优选的，所述含碱金属阳离子的电解液包括含锂离子的电解液、含钠离子的电解液、含钾离子的电解液、含铷离子的电解液或含铯离子的电解液。
[0017]优选的，所述含碱金属阳离子的电解液中的阴离子包括OH
‑
、HCO3‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、PO
43
‑
、HPO
42
‑
、H2PO4‑
、NO3‑
或Cl
‑
。
[0018]优选的，所述含碱金属阳离子的电解液的浓度为0.01～10mol/L。
[0019]优选的，所述冠醚包括18
‑
冠醚
‑
6、15
‑
冠醚
‑
5和12冠醚
‑
4中的一种或几种。
[0020]优选的，所述冠醚衍生物包括二苯并18
‑
冠醚
‑
6、苯并18
‑
冠醚
‑
6和二环己烷并
‑
18
‑
冠醚
‑
6中的一种或几种。
[0021]优选的，以碱金属的摩尔量计，所述冠醚或冠醚衍生物和含碱金属阳离子的电解液的摩尔比为0.01～10：1。
[0022]本专利技术提供提供了一种冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用；所述电催化二氧化碳还原系统包括阴极室、阴极、隔膜、电解液、阳极和阳极室，所述阴极室、阴极、隔膜、阳极和阳极室依次层叠设置，所述电解液填充在所述隔膜和阳极室之间；所述电解液为含碱金属阳离子的电解液。本专利技术通过在系统中引入添加冠醚及冠醚衍生物，通过冠醚或冠醚衍生物络合碱金属离子，能够防止碱金属阳离子移动扩散至离子交换膜另一侧，与阴离子结合成盐，进而能够防止在催化过程中盐的析出，进一步提高系统稳定性和所需产物的法拉第效率。
附图说明
[0023]图1为实施例1得到的电催化二氧化碳还原系统的CO和H2法拉第效率图；
[0024]图2为对照组1的CO和H2法拉第效率；
[0025]图3为实施例1得到的电催化二氧化碳还原系统还原3h后电解槽的实物图；
[0026]图4为对照组1还原3h后电解槽的实物图；
[0027]图5为实施例2得到的电催化二氧化碳还原系统的CO和H2法拉第效率图；
[0028]图6为对照组2的CO和H2法拉第效率；
[0029]图7为应用例1中电催化二氧化碳还原示意图；
[0030]图8为实施例1、3和4得到的电催化二氧化碳还原系统的CO和H2法拉第效率图；
[0031]图9为实施例1、5和6得到的电催化二氧化碳还原系统的CO和H2法拉第效率图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用；
[0033]所述电催化二氧化碳还原系统包括阴极室、阴极、隔膜、电解液、阳极和阳极室，所述阴极室、阴极、隔膜、阳极和阳极室依次层叠设置，所述电解液填充在所述隔膜和阳极室之间；
[0034]所述电解液为含碱金属阳离子的电解液。
[0035]在本专利技术中，所述冠醚优选包括18
‑
冠醚
‑
6、15
‑
冠醚
‑
5和12冠醚
‑
4中的一种或几种；所述冠醚衍生物优选包括二苯并18
‑
冠醚
‑
6、苯并18
‑
冠醚
‑
6和二环己烷并
‑
18
‑
冠醚
‑
6中的一种或几种。
[0036]在本专利技术中，所述含碱金属阳离子的电解液优选包括含锂离子的电解液、含钠离子的电解液、含钾离子的电解液、含铷离子的电解液或含铯离子的电解液。在本专利技术中，所述含碱金属阳离子的电解液中的阴离子优选包括OH
‑
、HCO3‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、PO
43
‑
、HPO
42
‑
、H2PO4‑
、NO3‑
或Cl
‑
。在本专利技术中，所述含锂离子的电解液优选包括碳酸氢锂溶液或氢氧化锂溶液；所述含钠离子的电解液优选包括氢氧化钠溶液或碳酸氢钠溶液；所述含钾离子电解液优选包括氢氧化钾溶液或碳酸氢钾溶液。
[0037]在本专利技术中，所述含碱金属阳离子的电解液的浓度优选为0.01～10mol/L。
[0038]在本专利技术中，以碱金属的摩尔量计，所述冠醚或冠醚衍生物和含碱金属阳离子的电解液的摩尔比优选为0.01～10：1，进一步优选为0.1～5：1，更优选为1～3：1。
[0039]在本专利技术中，所述阴极室和阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.冠醚及冠醚衍生物在电催化二氧化碳还原系统中的应用；所述电催化二氧化碳还原系统包括阴极室、阴极、隔膜、电解液、阳极和阳极室，所述阴极室、阴极、隔膜、阳极和阳极室依次层叠设置，所述电解液填充在所述隔膜和阳极室之间；所述电解液为含碱金属阳离子的电解液。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用的方式包括：将所述冠醚及冠醚衍生物添加至所述电解液中。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用的方式包括：将所述冠醚及冠醚衍生物涂覆在所述阴极或所述阳极的表面。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用的方式包括：将所述冠醚及冠醚衍生物涂覆在所述隔膜的表面。5.根据权利要求1～4任一项所述的应用，其特征在于，所述含碱金属阳离子的电解液包括含锂离子的电解液、含钠离子的电解液、含钾离子的电解液、含铷离子的电解液或含铯离子的电解液。6.根据权利要求1～4任一项所述的应用，其特征在于，所述含碱金属阳离子的电解液中的阴离子包括OH
‑
、HCO3‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、PO
43
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗景山，沈照熙，
申请(专利权)人：三碳安徽科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：