[发明专利]一种还原烟气中CO2

说明书

本发明涉及一种还原烟气中CO₂用生物阴极材料的制备方法。在N₂环境下，均按照浓度为0.5～1g/L，将芳香重氮盐和NaNO₂溶解在稀盐酸溶液中，制得电化学还原重氮盐的电解液。然后采用三电极体系，以银‑氯化银电极作为参比电极，预处理后的钛板和碳毡分别作为对电极和工作电极，在阴极电势为‑0.5～1V条件下反应，直至通路的电荷量为0.1～0.2C止。将阴极在去离子水中冲洗2～3次后自然晾干，制得还原烟气中CO₂用生物阴极材料。本发明工艺简单和合成条件温和，所制备的还原烟气中CO₂用生物阴极材料对CO₂的捕集能力好和反应位点多。

技术领域

本发明属于还原烟气中CO₂用生物阴极材料技术领域。具体涉及一种还原烟气中CO₂用生物阴极材料的制备方法。

背景技术

现代工业化社会主要以化石燃料作为能量来源，但化石燃料的燃烧会造成大量CO₂的排放，作为温室气体的主要成分。同时，随着社会的高速发展，传统的化石能源逐渐枯竭，使得人们开始致力于发展新型可再生能源。利用CO₂作为生产各种燃料和化学物质的来源，是减少碳排放和保障能源供应的有效策略之一。

目前，转化CO₂的方法主要有化学热还原、光催化、电催化和生物还原等。在众多的转化技术中，微生物电化学系统(MES)因其绿色、可持续的特性，受到了越来越多的关注。阴极区域是MES中CO₂电还原的场所，阴极的性能可以直接影响MES的效率。通常情况下，人们通过提高电极导电率和生物亲和性，或增加电极表面的活性位点的方式，提高CO₂的转化效率。但现有的处理烟气中CO₂用的生物阴极材料尚无法满足生产和生活条件的需要，如存在造价高和制备过程繁杂，或难以捕集CO₂等缺陷。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种价格低廉和工艺简单的还原烟气中CO₂用生物阴极材料的制备方法，用该方法制备的还原烟气中CO₂用生物阴极材料反应位点多和对CO₂的捕集能力好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一、在N₂环境下，均按照浓度为0.5～1g/L，将芳香重氮盐和NaNO₂溶解在稀盐酸中，制得电化学还原重氮盐电解液。

步骤二、按所述电化学还原重氮盐电解液，采用三电极体系，以银-氯化银电极作为参比电极，预处理后的高析氢电位金属板作为对电极，预处理后的刚性三维石墨化材料作为工作电极，设定阴极电势波动区间为-0.5～1V，直至通路的电荷量为0.1～0.2C止；将阴极在去离子水中洗涤至电解液完全去除，室温下自然晾干，制得还原烟气中CO₂用生物阴极材料。

所述还原烟气中CO₂用生物阴极材料的制备方法，其特征在于所述稀盐酸的合成方式是：按质量分数为30％～40％的HCl：去离子水的体积比为1：(20～30)混合，即得稀盐酸。

所述还原烟气中CO₂用生物阴极材料的制备方法，其特征在于所述预处理后的高析氢电位金属板的制备方法是：先将高析氢电位金属板浸泡于质量分数为20％～30％的盐酸溶液中2～3h，用去离子水洗涤至中性，然后浸泡于浓度为35～45g/L的氢氧化钠溶液中2～3h，再用去离子水洗涤至中性，室温下自然风干至表面完全干燥，即得预处理后的高析氢电位金属板。