[發(fā)明專利]一種基于電極溶液體系的CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010172861.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111378983B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛慶;趙健;李冰玉;劉松;徐可一;曹自強(qiáng);郭唱;黃延強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C25B3/03
• 分類號: C25B3/03;C25B3/26;C25B11/075;C25B11/02;C25B11/03
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

1.一種基于電極溶液體系的CO₂電還原反應(yīng)控制方法，其特征在于，所述的電極溶液體系為銅基催化材料與電解質(zhì)溶液相接觸的界面體系；所述的銅基催化材料為銅箔、銅網(wǎng)中的一種；電解質(zhì)溶液為CO₂飽和的0.1 mol·L^-1 ~ 0.5 mol·L^-1的KHCO₃水溶液；具體控制方法為將所述界面體系在0~60^oC溫度范圍內(nèi)，控制電位實(shí)現(xiàn)周期性階躍變化，實(shí)現(xiàn)催化劑晶面的選擇性制備與晶粒粒度的可控制備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣態(tài)烴類產(chǎn)物CH₄選擇性的調(diào)變；CH₄法拉第效率的調(diào)變范圍為5.5 %~ 79 %；

對CO₂電還原反應(yīng)的電極溶液體系施加周期性的電位階躍，階躍氧化電位E_a范圍為0 V~1.2 V，階躍氧化時(shí)間T_a為5 s~20 s；階躍還原電位E_c為 -1.8 V~ -2.6 V，階躍還原時(shí)間T_c為20 s~900 s；所述氧化電位和還原電位皆相對于飽和甘汞電極；

在氧化電位E_a與氧化時(shí)間T_a恒定的條件下，CH₄的法拉第效率通過還原時(shí)間T_c與還原電位E_c的調(diào)變實(shí)現(xiàn)，其調(diào)變規(guī)律為法拉第效率FE = A₁ + A₂×E_c + A₃×T_c + A₄×E_c²+ A₅×T_c²+A₆×E_c×T_c，其中A1 = -1.22621；A2 = -1.76098；A3 = -0.00169；A4 = -0.41328；A5 = -4.83721e-5；A6 = -0.00319；

所述方法實(shí)現(xiàn)Cu基催化材料表面納米銅顆粒的原位可控制備，其粒徑可控制備在20nm~700 nm之間；

所述方法實(shí)現(xiàn)Cu基催化材料表面四方晶系晶面與立方晶系晶面的原位制備，且原位形成銅的氧化物，其表面Cu/Cu_xO原子比在0.098~2.703之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電極溶液體系的CO₂電還原反應(yīng)控制方法，其特征在于，所述銅箔與銅網(wǎng)電極的預(yù)處理工藝為：在體積濃度85%的磷酸水溶液中，施加電流密度為50mA·cm^-2 ~250 mA·cm^-2的陽極電流進(jìn)行電拋光處理，去離子水沖洗；取出后置于無水乙醇中超聲處理，并用去離子水沖洗。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于電極溶液體系的CO₂電還原反應(yīng)控制方法，其特征在于，5^oC在Cu箔與CO₂飽和的0.1 mol·L^-1KHCO₃溶液形成的界面體系中，周期性電位階躍運(yùn)行環(huán)境：T_a = 5 s, E_a = 1 V, E_c =- 2.2 V, T_c = 70 s；在120分鐘時(shí)CH₄法拉第效率達(dá)79 %。