[發明專利]在雜多酸陰離子-乙腈-水三元電解液體系中電催化還原二氧化碳制備甲酸和乙酸的方法

有效

• 申請號: 201810732645.2
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108796548B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李春香;查冰杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

1.在雜多酸陰離子-乙腈-水三元電解液體系中電催化還原二氧化碳制備甲酸和乙酸的方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：

一、制備三元電解質溶液：將乙腈加入緩沖水溶液中，混勻得到乙腈-緩沖水溶液，然后向乙腈-緩沖水溶液中加入雜多酸陰離子的室溫離子液體，混勻后得到雜多酸陰離子-乙腈-水三元電解質溶液；所述緩沖水溶液的pH為3.3～4.3；所述乙腈與緩沖水溶液的體積比為3:2；所述雜多酸陰離子-乙腈-水三元電解質溶液中雜多酸陰離子的濃度為1.517mmol/L～2.275mmol/L；

步驟一中所述的雜多酸陰離子的室溫離子液體由四正辛基溴化銨陽離子和雜多酸陰離子組成，且雜多酸陰離子的室溫離子液體中四正辛基溴化銨陽離子與雜多酸陰離子的摩爾比為7:1，所述的四正辛基溴化銨陽離子化學式為[C₃₂H₆₈N]⁺，所述的雜多酸陰離子化學式為[SiW₉V₃O₄₀]^7-；

或雜多酸陰離子的室溫離子液體由1-十二烷基-3-甲基咪唑陽離子和雜多酸陰離子組成，且雜多酸陰離子的室溫離子液體中1-十二烷基-3-甲基咪唑陽離子和雜多酸陰離子的摩爾比為4:1，所述的1-十二烷基-3-甲基咪唑陽離子化學式為[C₁₆H₃₁N₂]⁺，所述的雜多酸陰離子化學式為[α-S₂Mo₁₈O₆₂]^4-；

或雜多酸陰離子的室溫離子液體由1-十二烷基-3-甲基咪唑陽離子和雜多酸陰離子組成，且雜多酸陰離子的室溫離子液體中1-十二烷基-3-甲基咪唑陽離子和雜多酸陰離子的摩爾比為4:1，所述的1-十二烷基-3-甲基咪唑陽離子化學式為[C₁₆H₃₁N₂]⁺，所述的雜多酸陰離子化學式為[α-S₂W₁₈O₆₂]^4-；

或雜多酸陰離子的室溫離子液體由四正辛基溴化銨陽離子和雜多酸陰離子組成，且基于雜多酸陰離子的室溫離子液體中四正辛基溴化銨陽離子和雜多酸陰離子的摩爾比為5:1，所述的四正辛基溴化銨陽離子化學式為[C₃₂H₆₈N]⁺，所述的雜多酸陰離子化學式為[α-SiMn^IIIW₁₁(H₂O)O₃₉]^5-；

二、制備乙腈-緩沖水溶液：將乙腈加入緩沖水溶液中，混勻得到乙腈-緩沖水溶液，所述緩沖水溶液的pH為3.3～4.3；所述乙腈與緩沖水溶液的體積比為3:2；

三、電催化還原：

①、裝配：利用Nafion117陽離子交換膜將H型雙室電化學電解池分離成陰極室和陽極室，以雜多酸陰離子-乙腈-水三元電解質溶液作為陰極電解液，以乙腈-緩沖水溶液作為陽極電解液，將陽極電解液和陰極電解液分別加入H型雙室電化學電解池的陽極室和陰極室中，以銦片作為工作電極，參比電極為Ag/AgCl電極，對電極為Pt片陽極；②、預電解：在-0.5V～-2V的恒定電壓下對陰極電解液進行預電解，預電解0.5h～1h；③、電解：先向陰極電解液中通入CO₂，至陰極電解液中CO₂飽和為止，然后在-0.5V～-2V的恒定電壓下電解100～140h，得到電解后陰極電解液；

四、分離：

利用硅膠柱對電解后陰極電解液進行層析分離，得到液相產物，然后采用間歇精餾對液相產物進行分離，得到甲酸和乙酸。