[發(fā)明專利]一種Pb/泡沫鎳電極及其制備方法與應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710689959.4
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107604380B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 何志橋;魏榕飛;宋爽
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: C25B11/03
• 分類號: C25B11/03;C25B11/06;C25D9/06;C25D9/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發(fā)明提供了一種Pb/泡沫鎳電極，按如下方法制備得到：以經(jīng)過預處理的泡沫鎳基體材料為陽極，鉑片為陰極，飽和甘汞電極為參比電極，于電鍍液中經(jīng)20～30℃恒溫多電流階躍沉積PbO₂層，制得PbO₂/泡沫鎳電極；以PbO₂/泡沫鎳電極為陰極，鉑片為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，置于電解液中經(jīng)20～30℃恒溫、?25～?100mA恒電流還原10～30min，得到Pb/泡沫鎳電極；本發(fā)明Pb/泡沫鎳電極制備工藝簡單，表面的鉛層為納米級，大大提高了電極粗糙因子，利用Pb/泡沫鎳電極通過電化學還原可將CO₂還原為甲酸，還原CO₂生成甲酸的電流效率和電流密度加大，活性和穩(wěn)定性提高。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Pb/泡沫鎳電極及其制備方法，以及在電催化還原CO₂中的應用。

(二)背景技術(shù)

化石燃料的燃燒大大加快了工業(yè)發(fā)展的步伐，但隨著社會的發(fā)展，能源需求進一步上升，單靠傳統(tǒng)化石燃料的燃燒難以滿足人類生產(chǎn)生活能源所需。美國能源信息管理局(EIA)預測全球能源需求在2010年至2040年之間將增加56％，期間全球第一大電力來源仍是燃煤發(fā)電。EIA 2013年公布的《2013年世界能源展望》中指出全球能源消費量將從2010年的524千兆BTU(英熱單位)增加至2040年的820千兆BTU。按照目前形勢可知我們已經(jīng)進入能源危機時期。與此同時，化石燃料的燃燒導致大量CO₂排放到大氣中，和其他溫室氣體共同造成了溫室效應，并發(fā)展成一個緊迫的全球性環(huán)境問題。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)研究指出，CO₂年產(chǎn)生量300億噸，從1750年的280ppm增長到400ppm，并且持續(xù)增長。

盡管CO₂能導致冰川融化、海平面上升等一系列環(huán)境問題，但它本身也是一種潛在的含碳原材料，可通過催化轉(zhuǎn)化為CO、HCOOH、CH₃OH、HCHO、CH₄等含碳化合物，并進一步合成可利用碳氫化合物、有機化學燃料或其他有機化工產(chǎn)品，從而被再利用。因此探索如何高效還原二氧化碳是既能改善能源危機又能緩解溫室效應的有效途徑。

還原CO₂的方法主要有光催化和電催化等。其中電催化在還原過程中不額外產(chǎn)生二氧化碳、反應容易調(diào)控、且電能來源廣泛，這些特點使電催化還原二氧化碳成為研究重點。但是電催化還原也存在一系列問題，主要包括：(1)催化反應的過電位較高，反應不易發(fā)生；(2)CO₂轉(zhuǎn)化率低；(3)電流利用率較小，伴隨析氫副反應。為了高效還原CO₂，可以從催化劑入手，制備出高活性、選擇性和穩(wěn)定性的電催化劑，緩解能源危機和溫室效應。

(三)發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于電催化還原CO₂的Pb/泡沫鎳電極及其制備方法。本發(fā)明利用多電流階躍的方法，將二氧化鉛脈沖沉積到泡沫鎳表層上，然后通過電化學方法將二氧化鉛層還原為鉛層，制得表面覆蓋粗糙納米鉛層的Pb/泡沫鎳電極，具有還原CO₂活性高、壽命長的特點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種Pb/泡沫鎳電極，其制備方法為：

(1)多電流階躍PbO₂層：

以經(jīng)過預處理的泡沫鎳基體材料為陽極，鉑片為陰極，飽和甘汞電極為參比電極，于電鍍液中經(jīng)20～30℃恒溫多電流階躍沉積PbO₂層，制得PbO₂/泡沫鎳電極，用N₂吹干，備用；

所述電鍍液選自如下之一：