一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法技术

一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，包括如下步骤：将导电金属Y通过物理方法沉积在带气体扩散层的基底上，包括聚四氟乙烯(PTFE)基底或碳纸基底，形成微纳多孔导电金属层，然后将主催化剂X通过物理方法沉积在多孔导电金属层上，形成多孔金属催化层，最后在催化剂表面利用物理或化学方法形成一层离子扩散层，包括二氧化硅(SiO<subgt;2</subgt;)，碳化硅(SiC)和碳(C)，形成多层金属薄膜的电极结构，利用本发明专利技术构筑的多层电极结构，借助膜电极电解槽，使得电催化还原二氧化碳制甲酸的性能得以提升，本发明专利技术制备的材料制备方法简单、重复性好，原料绿色无毒、资源丰富，具有很好的实用价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电催化还原二氧化碳多层结构一体化气体扩散电极开发，具体涉及一种多层结构(包括气体扩散层、金属导电层、多孔催化层、微纳多孔离聚物修饰层)复合型一体化气体扩散电极的制备方法及其应用。

技术介绍

1、针对该问题，电化学还原二氧化碳是有效的解决方法之一，不仅有助于降低二氧化碳浓度，还可以将其与可再生电能结合利用转变为增值化学品，具有一定的经济价值。

2、电化学还原二氧化碳的产物众多，包括一氧化碳(co)、甲烷(ch4)、乙烯(c2h4)、甲酸(hcooh)、乙醇(c2h5oh)等。通过电化学手段在大电流密度下兼具高选择性和高能量效率地直接制备纯甲酸、一氧化碳、乙烯等，可以一步法实现二氧化碳气体向高价值含碳化学品的转化，具有较高的经济技术可行性。

3、在膜电极(mea)中使用气体扩散电极可以实现直接将二氧化碳电催化还原，但该方法目前仍然面临水淹导致催化剂稳定性较差(小于100小时)和较大电流密度下反应能量效率较低(能量效率低于20％)、产物选择性较差(一氧化碳低于80％，甲酸低于70％，乙烯低于60％)的问题。该问题的主要原因是本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将导电金属Y通过物理方法沉积在带气体扩散层的基底上，包括聚四氟乙烯(PTFE)基底或碳纸基底，形成导电金属层，然后将主催化剂X通过物理方法沉积在多孔导电金属层上，形成多孔金属催化层，最后在催化剂表面利用物理或化学方法形成一层微纳多孔离子扩散层，包括二氧化硅(SiO2)，碳化硅(SiC)和碳(C)，形成多层金属/保护材料的薄膜电极结构。

2.根据权利要求1所述的一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于：所述导电金属Y为铜(Cu)，银(Ag)和金(Au)。

3.根据权利要求1所述的...

【技术特征摘要】

1.一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将导电金属y通过物理方法沉积在带气体扩散层的基底上，包括聚四氟乙烯(ptfe)基底或碳纸基底，形成导电金属层，然后将主催化剂x通过物理方法沉积在多孔导电金属层上，形成多孔金属催化层，最后在催化剂表面利用物理或化学方法形成一层微纳多孔离子扩散层，包括二氧化硅(sio2)，碳化硅(sic)和碳(c)，形成多层金属/保护材料的薄膜电极结构。

2.根据权利要求1所述的一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于：所述导电金属y为铜(cu)，银(ag)和金(au)。

3.根据权利要求1所述的一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于：所述导电金属y所选导电金属是cu和ag，金属源cu和ag使用纯度大于99.9％的金属靶，沉积在基底上形成固态多孔薄膜，金属cu靶和ag靶的溅射条件为：在低于5×10-4pa的真空环境中，采用直流磁控溅射模式，金属靶的溅射时间与功率决定了对应金属薄膜层的厚度与致密度。

4.根据权利要求1所述的一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于：所述主催化剂x包括铋(bi)，锡(sn)，铅(pb)，银(ag)及其合金。

5.根据权利要求1所述的一种微纳分层多级结构的气体扩散电极制备方法，其特征在于：所述主催化剂x所选的金属材料是bi或ag3sn，金属源bi、ag、sn使用纯度大于99.9％的颗粒，装在蒸发舟(钨舟)中，沉积在导电基底上形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃文昊，钟苗，李乐，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：