[发明专利]一种二氧化碳电化学还原制备乙烯的电催化电极制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化碳电化学还原制备乙烯的电催化电极制备方法。所述方法包含如下步骤：S1：由钛酸四丁酯为前驱体，加入乙酰丙酮、酒石酸、全氟硅烷和异丙醇组成溶胶凝胶；S2：加入含A金属和B金属的前驱体，经涂覆、烧结、退火后制得目标电极。该催化电极在电催化还原CO₂为乙烯性能方面有着较为优异的催还还原活性，在提高了电极稳定性的同时，提高了产物的选择性。

技术领域

本发明为二氧化碳的电化学还原技术，具体为一种二氧化碳电化学还原制 备乙烯的电催化电极制备方法。

背景技术

工业革命以来，化石燃料(煤、石油、天然气等)的过度使用造成大气中的 CO₂含量逐年上升，已严重超过自然界的碳循环限度，引起了一系列环境问题， 如气温升高和气候剧变。CO₂转化技术，不仅可以有效缓解CO₂剧增所带来的 环境问题，还可以制备高附加值的燃料或化学品。CO₂转化技术可划分为四类： 生物化学法、热化学法、光化学法和电化学法。其中，电化学CO₂转化技术凭 借反应条件相对温和、转化效率高和反应步骤可控的优点引起了研究者们的广 泛关注。此外，太阳能、风能等清洁能源可以为电化学CO₂转化技术提供电能， 为其大规模的工业应用提供了广阔的前景。

电化学还原CO₂的产物主要为C1化合物，如：一氧化碳、甲烷、甲酸等， 如中国发明专利CN 112251766 A公开了一种二氧化碳电化学还原高选择性、高 效率的制备一氧化碳的方法。但是如何高效率且高选择性的将二氧化碳还原为 C2产物的催化材料依然鲜有报道。因此开发一种可以高效率且高选择性的将二 氧化碳还原为C2产物的催化材料有着非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种二氧化碳电化学还原制备乙烯的电催化电极制备方法。 本发明提供的电极可以高效率且高选择性的将二氧化碳还原为C2产物。

一种电催化电极的制备方法，所述方法包含如下步骤：

S1：由钛酸四丁酯为前驱体，加入乙酰丙酮、酒石酸、全氟硅烷和异丙醇 组成溶胶凝胶；

S2：加入含A金属和B金属的前驱体，经涂覆、烧结、退火后制得目标电 极。

本发明提供的电极中，A金属让CO₂更容易得电子转化为CO·，而锐钛矿 晶形的二氧化钛中氧空穴抑制了CO·继续得电子转化为CO，CO·在B金属上继 续得电子并发生二聚反应得到C2产物。该电极结构稳定，且产物主要为CO和 乙烯，提高了二氧化碳电化学还原产物的经济价值。

本发明中，S1所述钛酸四丁酯和全氟硅烷的摩尔比为10:1-1:1；优选地， S1所述全氟硅烷为十七氟癸基三乙氧基硅烷。

本发明中，S1所述酒石酸和全氟硅烷的摩尔比为1:1-1:20。

本发明中，S2所述A金属为银、镍、锆、铟、铁和锌中的一种，所述B金 属为铜、锡、铅中的一种或两种；优选分别以硝酸银、磷酸镍、硝酸锆、硫酸 铟、柠檬酸亚铁、醋酸锌为A金属的前驱体，分别以乙酰丙酮铜、氯化锡、酒 石酸铅为B金属前驱体；优选地，所述A金属和B金属的质量比为10:1-1:10。

本发明中，S2中以负载二氧化硅的二氧化钛为载体；优选地，所述载体与 掺杂金属的质量比31:1-5:1。

本发明中，S2所述烧结温度为400-800℃；优选地，所得二氧化钛的晶型为 锐钛矿型。

本发明的另一目的在于提供一种电催化电极。

一种电催化电极，所述电极采用上述的方法制备获得，所述电极是以负载 二氧化硅的二氧化钛为载体并掺杂A金属和B金属的电极。