[发明专利]一种气体扩散电极的制备方法

权利要求书

1.一种气体扩散电极的制备方法，用于二氧化碳电还原反应，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将碳材料粉碎过500～4000目筛，得到碳材料粉末，将所述碳材料粉末与溶剂在8000～12000rpm下混合打浆，以得到粒径小于15μm的碳材料浆料；

S20、向所述碳材料浆料中加入疏水聚合物和造孔剂，然后在16000～22000rpm下打浆3～5h，以得到粒径小于15μm的微孔层涂料；

S30、将所述微孔层涂料涂设于基底层上，干燥，得到微孔层；

S40、在所述微孔层的上表面设置催化层，得到气体扩散电极。

2.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，步骤S10中：

所述碳材料包括Vulcan XC-72碳粉、BP-2000碳粉、Ketjen-Black碳粉、碳纳米管和乙炔黑中的至少一种；和/或，

所述溶剂包括水、无水乙醇、正丙醇、异丙醇和叔丁醇中的至少一种；和/或，

所述混合打浆的时间为30～60min。

3.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，步骤S20中：

所述疏水聚合物的添加量为所述碳材料质量的30～60％；和/或，

所述造孔剂的添加量为所述碳材料质量的10～35％；和/或，

所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的任意一种；和/或，

所述造孔剂包括硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵和碳酸锂中的任意一种；和/或，

所述微孔层涂料的固含量为0.5～10wt％。

4.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述微孔层的碳材料载量为1～5mg/cm²；和/或，

步骤S30包括：将所述微孔层涂料涂设于基底层上，干燥，然后在200～400℃下烧结1～3h，得到微孔层。

5.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，步骤S40包括：

将铜基催化剂与粘结剂分散至溶剂中，得到催化层涂料，将所述催化层涂料涂设于所述微孔层的上表面，然后干燥，得到催化层。

6.如权利要求5所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚环氧乙烷、Nafion和羧甲基纤维素中的任意一种；和/或，

所述铜基催化剂和所述粘结剂的质量比为1.5～4：1；和/或，

所述催化层的铜基催化剂载量为0.5～3.0mg/cm²。

7.如权利要求5所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，在步骤S40之前，还包括以下步骤：

在搅拌状态下，向0.2～1.5mol/L的铜盐溶液中加入稀NaOH溶液，得到含有蓝绿色浑浊的混合溶液；

将所述混合溶液离心，然后将得到的沉淀洗涤、冷冻干燥，得到铜基催化剂。

8.如权利要求7所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述铜盐溶液中，溶质包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和乙酸铜中的任意一种，溶剂包括去离子水。

9.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，在步骤S30之前，还包括以下步骤：

将疏水聚合物的分散液涂设于经预处理后的基底层材料表面，在40～90℃下干燥，得到预制物；

将预制物在180～400℃下烧结处理20～120min，得到基底层。

10.如权利要求9所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的任意一种；和/或，

所述基底层材料包括碳毡、碳布和碳纸中的任意一种；和/或，

所述基底层中，所述疏水聚合物的质量为所述基底层材料质量的5～15％。