[發明專利]一種二氧化碳電化學還原制備乙烯的電催化電極制備方法

有效

• 申請號: 202210020247.4
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114381747B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 王未振;黎源;杜旺明;錢向陽
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: C25B3/03
• 分類號: C25B3/03;C25B3/26;C25B11/063;C25B11/093;C25B1/23;C25B1/50
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本發明涉及一種二氧化碳電化學還原制備乙烯的電催化電極制備方法。所述方法包含如下步驟：S1：由鈦酸四丁酯為前驅體，加入乙酰丙酮、酒石酸、全氟硅烷和異丙醇組成溶膠凝膠；S2：加入含A金屬和B金屬的前驅體，經涂覆、燒結、退火后制得目標電極。該催化電極在電催化還原CO₂為乙烯性能方面有著較為優異的催還還原活性，在提高了電極穩定性的同時，提高了產物的選擇性。

技術領域

本發明為二氧化碳的電化學還原技術，具體為一種二氧化碳電化學還原制 備乙烯的電催化電極制備方法。

背景技術

工業革命以來，化石燃料(煤、石油、天然氣等)的過度使用造成大氣中的 CO₂含量逐年上升，已嚴重超過自然界的碳循環限度，引起了一系列環境問題， 如氣溫升高和氣候劇變。CO₂轉化技術，不僅可以有效緩解CO₂劇增所帶來的 環境問題，還可以制備高附加值的燃料或化學品。CO₂轉化技術可劃分為四類： 生物化學法、熱化學法、光化學法和電化學法。其中，電化學CO₂轉化技術憑 借反應條件相對溫和、轉化效率高和反應步驟可控的優點引起了研究者們的廣 泛關注。此外，太陽能、風能等清潔能源可以為電化學CO₂轉化技術提供電能， 為其大規模的工業應用提供了廣闊的前景。

電化學還原CO₂的產物主要為C1化合物，如：一氧化碳、甲烷、甲酸等， 如中國發明專利CN 112251766 A公開了一種二氧化碳電化學還原高選擇性、高 效率的制備一氧化碳的方法。但是如何高效率且高選擇性的將二氧化碳還原為 C2產物的催化材料依然鮮有報道。因此開發一種可以高效率且高選擇性的將二 氧化碳還原為C2產物的催化材料有著非常廣闊的應用前景。

發明內容

本發明提供了一種二氧化碳電化學還原制備乙烯的電催化電極制備方法。 本發明提供的電極可以高效率且高選擇性的將二氧化碳還原為C2產物。

一種電催化電極的制備方法，所述方法包含如下步驟：

S1：由鈦酸四丁酯為前驅體，加入乙酰丙酮、酒石酸、全氟硅烷和異丙醇 組成溶膠凝膠；

S2：加入含A金屬和B金屬的前驅體，經涂覆、燒結、退火后制得目標電 極。

本發明提供的電極中，A金屬讓CO₂更容易得電子轉化為CO·，而銳鈦礦 晶形的二氧化鈦中氧空穴抑制了CO·繼續得電子轉化為CO，CO·在B金屬上繼 續得電子并發生二聚反應得到C2產物。該電極結構穩定，且產物主要為CO和 乙烯，提高了二氧化碳電化學還原產物的經濟價值。

本發明中，S1所述鈦酸四丁酯和全氟硅烷的摩爾比為10:1-1:1；優選地， S1所述全氟硅烷為十七氟癸基三乙氧基硅烷。

本發明中，S1所述酒石酸和全氟硅烷的摩爾比為1:1-1:20。

本發明中，S2所述A金屬為銀、鎳、鋯、銦、鐵和鋅中的一種，所述B金 屬為銅、錫、鉛中的一種或兩種；優選分別以硝酸銀、磷酸鎳、硝酸鋯、硫酸 銦、檸檬酸亞鐵、醋酸鋅為A金屬的前驅體，分別以乙酰丙酮銅、氯化錫、酒 石酸鉛為B金屬前驅體；優選地，所述A金屬和B金屬的質量比為10:1-1:10。

本發明中，S2中以負載二氧化硅的二氧化鈦為載體；優選地，所述載體與 摻雜金屬的質量比31:1-5:1。

本發明中，S2所述燒結溫度為400-800℃；優選地，所得二氧化鈦的晶型為 銳鈦礦型。

本發明的另一目的在于提供一種電催化電極。

一種電催化電極，所述電極采用上述的方法制備獲得，所述電極是以負載 二氧化硅的二氧化鈦為載體并摻雜A金屬和B金屬的電極。