[发明专利]一种高效的阳极氧化产次氯酸盐与阴极还原二氧化碳耦合方法

权利要求书

1.一种电催化还原CO₂的方法，其特征在于：利用单原子铁负载的氮掺杂碳材料作催化剂电催化还原CO₂，所述单原子铁负载的氮掺杂碳具有长宽高均在纳米级尺度的多面体的微观形貌结构，单原子铁负载的氮掺杂碳电催化材料中负载金属以单原子形式分散,金属Fe的负载量为 0.1 %~2.16%。

2.根据权利要求1所述的电催化还原CO₂的方法，其特征在于：纳米级尺度的多面体长宽高均在50~200nm之间。

3.根据权利要求1所述的电催化还原CO₂的方法，其特征在于：金属Fe的负载量为 0.5 %~1.08%。

4.根据权利要求1所述的电催化还原CO₂的方法，其特征在于：所述单原子铁负载的氮掺杂碳材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将ZIF-8加入乙酰丙酮铁的溶液中，超声使其充分均匀混合；真空干燥得到固体粉末；

2）将上述粉末在900~1000℃下，惰性气氛中煅烧2~4h，待自然冷却至室温后，收集反应产物得到单原子铁负载的氮掺杂碳。

5.根据权利要求4所述的电催化还原CO₂的方法，其特征在于：所述步骤1）中乙酰丙酮铁的溶液是乙酰丙酮铁的四氢呋喃溶液，超声时间为1h-2h；所述步骤1）中的真空干燥时间为1-2h；所述步骤1）中的煅烧2~4h；

所述ZIF-8的制备方法：将0.5~0.6g六水合硝酸锌溶于10~20mL甲醇后得到A液，将0.55~0.65g二甲基咪唑溶于10~20mL甲醇后得到B液，把A液加入B液中，超声，置于30~40℃下反应10~15h，后处理得到ZIF-8。

6.一种阳极氧化产次氯酸盐与与阴极还原二氧化碳耦合的方法，其特征在于，具体方法为：在质子交换膜分隔为阳极槽和阴极槽的电解池中，以权利要求1中所述的单原子铁负载的氮掺杂碳电催化材料制备的催化剂电极为工作电极，作阴极，钌钛电极为辅助电极，作阳极，阳极槽和阴极槽的电解池中分别装入电解质溶液，向阴极槽中通入二氧化碳至饱和，然后连续通入二氧化碳，槽压为1V ~ 3V阴极还原二氧化碳，阳极产次氯酸盐。

7.根据权利要求6所述的阳极氧化产次氯酸盐与阴极还原二氧化碳耦合的方法，其特征在于，具体方法为：所述槽压1.5V ~ 2.5 V，阳极和阴极电解质溶液为0.05~0.2 M的氯化钠溶液。

8.根据权利要求6所述的阳极氧化产次氯酸盐与与阴极还原二氧化碳耦合的方法，其特征在于：所述的单原子铁负载的氮掺杂碳催化剂电极的制备方法：称取上述单原子铁负载的氮掺杂碳材料，超声分散到 Nafion和异丙醇的混合液中，然后将单原子铁负载的氮掺杂碳的悬浊液滴在玻碳电极表面，在红外灯下烘干，制得单原子铁负载的氮掺杂碳/玻碳电极。

9.根据权利要求6所述的阳极氧化产次氯酸盐与与阴极还原二氧化碳耦合的方法，其特征在于，所述单原子铁负载的氮掺杂碳催化剂电极中催化剂的负载量为1~2 mg/cm²。