[发明专利]一种柔性薄膜电极及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种柔性薄膜电极及其制备方法与应用，电极以负电性Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;纳米片为基底，在负电性Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;纳米片上覆有1,4‑苯二甲酸铜。制备方法包括以下步骤：(1)将1,4‑苯二甲酸混合在溶剂中，作为底层；(2)在底层上添加溶剂作为中间层；(3)将Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;纳米片和Cu(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O混合在溶剂中，作为顶层添加到中间层上。电极可用于将硝酸盐转变为高附加值的氨。与现有技术相比，本发明提供了2D Cu MOFs与MXenes结合的柔性电极，其可以同时提高电极的ENRA性能、稳定性、电导率、柔韧性和生态友好性。

技术领域

本发明涉及环境水污染治理与利用研究技术领域，具体涉及一种柔性薄膜电极及其制备方法与应用。

背景技术

氨(NH₃)是由Haber-Bosch工艺生产的最重要的肥料和化学品原料之一。它的能量密度高，储氢能力高，可以作为潜在的可再生能源载体。近年来，电催化N₂还原反应(NRR)已被证明是一种潜在的生成NH₃的方法，但N≡N键的高离解能和N₂在水中的有限溶解度不可避免地导致了一个能量密集型的过程。硝酸(NO₃^-)由于其在水中的高溶解度和低能耗，被选择为最可行的氮源生成NH₃。此外，NO₃^-是最难缓解的含N污染物之一，导致全球富营养化，造成巨大的经济损失，对环境质量造成严重破坏。因此，电催化NO₃^-还原成NH₃(ENRA)是在环境条件下生产NH₃、解决全球NO₃^-污染和能源危机最有前途的策略之一。然而，由于传统电极的脆性，ENRA在流体环境中稳定性差、有损耗甚至经过全方位变形后活性消失，限制了其实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性薄膜电极及其制备方法与应用，提高电极的ENRA性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种柔性薄膜电极，以负电性Ti₃C₂T_x纳米片为基底，在负电性Ti₃C₂T_x纳米片上涂覆有1,4-苯二甲酸铜(CuBDC)。所述的柔性电极可表示为CuBDC@Ti₃C₂T_x。所述的1,4-苯二甲酸铜是1,4-苯二甲酸与Cu²⁺反应形成的络合物。