[發明專利]電催化還原CO2

有效

• 申請號: 202011227640.8
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112442706B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 朱英明
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C25B11/065
• 分類號: C25B11/065;C25B11/089;C25B3/26;C25B3/03
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明提供一種電催化還原CO₂的負載型金鉑合金電極及其制備方法，先對Vulcan XC?72R炭黑或者碳納米管進行親水處理，以油胺作為穩定劑，以氯金酸和氯鉑酸作為前驅體，以甲硼烷叔丁胺絡合物作為還原劑，加入處理過的炭黑或碳納米管，進行機械攪拌，離心洗滌，真空干燥得到負載型金鉑合金，配置墨水溶液，將制備的合金催化劑材料涂敷干燥制備得到負載型金鉑合金電極。制備的負載型金鉑合金電極具有高催化活性，高穩定性，具有良好的電化學催化還原CO₂的性能。制備工藝過程簡單，對設備要求低，具有較好的工業前景。

技術領域

本發明涉及電催化還原領域，主要涉及一種電催化還原CO₂的負載型金鉑合金電極及其制備方法。

背景技術

眾所周知，CO₂是全球氣候變暖最主要的原因，其導致的溫室效應帶來了一系列問題，如海平面上升，冰川融化以及動植物種類減少等等。因此全世界范圍內越來越多的科研人員都在加大對CO₂的再處理的科學研究。

如何將二氧化碳轉化為具有更高附加值的產物正是現在研究的方向。而二氧化碳通過化學轉化的途徑進行轉化，包括熱催化，光催化，電催化等幾種途徑。電催化還原CO₂相比其它幾種催化方式具有以下幾個優點：(1)反應條件溫和，在常溫常壓下就可以進行；(2)反應具有可控性，反應的方向和程度，可以通過電極電勢和反應溫度等控制；(3)整個反應沒有新的CO₂產生，反應所需的電能，可以由太陽能，風能，潮汐能等新能源產生。(4)溶液中的支持電解質可以循環使用，使整個反應的消耗降到最低，產生的污染物只有廢水。

就電催化還原CO₂的領域來說，電極材料的發展將決定其未來發展的程度。到目前為止，大致可以將用于還原CO₂的過渡金屬催化劑分為如下幾類，第一組金屬包括Pb，Hg，Sn和 Cd等，這些金屬結合CO₂^·—中間體的能力很弱，反應產物通常為甲酸。第二組金屬為Au，Ag，Zn等，對CO₂^·—中間體的結合能力適中，然而其對·CO中間體的吸附能力較弱，因此 CO會脫附下來，生成CO，而不會進一步反應。第三類金屬只有Cu，其可以結合CO₂^·—中間體，也可以進一步還原CO，因此可以生成具有更高附加值的烷烴類產物。第四組金屬為Pt， Fe和Ni等，在水相介質中，基本不能發生CO₂的還原反應，主要是析氫反應。Cu類催化劑雖然能催化CO₂轉化為烷烴類產物，但其催化產物選擇低、產率低，此外，催化劑穩定差。

發明內容

本發明的目的是提供一種電催化還原CO₂的負載型金鉑合金電極及其制備方法，通過浸漬還原的方法得到在炭黑或碳納米管上負載均勻的金鉑合金，該碳載金鉑合金電極具有高催化活性、高穩定性，且具有良好的電化學催化還原CO₂的性能。

本發明為實現上述目的，所采用的技術方案是：

電催化還原CO₂的負載型金鉑合金電極，通過以下制備方法獲得，所述的制備方法，包括以下步驟：先對Vulcan XC-72R炭黑或者碳納米管進行親水處理，以油胺作為穩定劑，以氯金酸和氯鉑酸作為前驅體，以甲硼烷叔丁胺絡合物作為還原劑，加入處理過的炭黑或碳納米管，進行機械攪拌，離心洗滌，真空干燥得到負載型金鉑合金，配置墨水溶液，將制備的合金催化劑材料涂敷干燥制備得到負載型金鉑合金電極。

其中具體制備步驟如下:

電催化還原CO₂的負載型金鉑合金電極的制備方法，各原料的用量按照以下物料比例，包括以下步驟：