【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳电催化还原领域，具体涉及一种复合中空电极及其制造方法与应用。
技术介绍
1、目前，通过二氧化碳电催化还原工艺利用清洁能源将二氧化碳转化为燃料或其他工业原料，被认为是实现碳中和最具前景的技术路线之一。现有催化剂中，铜基中空纤维具有自支撑性，其表面的多孔结构能够在电解液中形成固液气三相界面，提高反应效率，同时cu原子还能够促进二氧化碳还原过程中的电子转移，制取具有更高工业价值的多碳还原产物。但是，纯铜电极的反应产物包括一氧化碳、氢气、乙烯、乙醇等多种不同产物，选择性不足，c2及以上多碳产物占比低，制约了二氧化碳电催化还原的工业应用。因此，提供一种能够提高c3产物选择性的电极的制造方法，对于提高二氧化碳电催化还原的经济性具有积极意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合中空电极的制造方法，该方法用于制造负载银的铜/氧化亚铜复合中空电极，在二氧化碳电催化还原过程中对丙醇具有良好的选择性。本专利技术还提供一种复合中空电极及利用该复合中空电极进行二氧化碳电催化还原的应用方法。
2、根据本专利技术一个方面的实施例，提供一种复合中空电极的制造方法，包括以下步骤：
3、a)提供铜中空电极，所述铜中空电极具有多孔壁体；
4、b)对所述铜中空电极进行氧化处理，得到复合中空电极前体；
5、c)将所述复合中空电极前体浸没在浓度为0.1mm-0.5m的银盐溶液中，使所述复合中空电极前体表面形成银负载，得到复合中空电极。>
6、该方法能够在铜/氧化铜中空电极表面形成银负载，银以纳米尺度的颗粒或原子团簇的形式存在，能够在二氧化碳电催化还原过程中有效提高以丙酮为代表的c2+产物的选择性。
7、进一步地，在部分实施例中，所述a)步骤中所述铜中空电极通过相转化法制造。
8、进一步地，在部分实施例中，所述b)步骤中，所述氧化处理的方法为将所述铜中空电极置于空气或氧气气氛中在100℃-240℃下加热0.5h-5h。
9、进一步地，这部分实施例中，所述b)步骤中，所述氧化处理的方法为将所述铜中空电极浸没在氧化剂中进行湿化学氧化，所述氧化剂包括铜盐溶液和/或盐酸与双氧水混合溶液。
10、进一步地，在部分实施例中，所述铜盐溶液浓度为1mm-1m；所述盐酸与双氧水混合溶液中盐酸浓度为0.1m-0.5m，双氧水浓度为0.05m-0.5m，所述湿化学氧化的处理时间为0.5h-2h。
11、进一步地，在部分实施例中，所述银盐溶液采用硝酸银溶液，其中添加有浓度不超过0.1m的硼氢化钠、乙二胺、抗坏血酸、水合肼中的一种或多种，或浓度不超过0.1m的硼氢化钠、乙二胺、抗坏血酸、水合肼中的一种或多种与浓度不超过0.1m的聚乙烯吡咯烷酮的组合；反应温度为25℃-60℃，反应时间为0.5h-2h。
12、根据本专利技术另一个方面的实施例，提供一种复合中空电极，包括电极基体，所述电极基体配置为铜中空电极，所述电极基体的壁体为多孔结构，所述电极基体的壁体表面形成有氧化亚铜层，所述氧化亚铜层中负载有纳米银颗粒和/或银原子团簇。
13、进一步地，在部分实施例中，所述复合中空电极采用前述任一实施例所提供的复合中空电极的制造方法制造。
14、根据本专利技术另一个方面的实施例，提供一种二氧化碳电催化还原方法，包括以下步骤：提供电解装置，所述电解装置包括电解槽、阴极与阳极，所述电解槽中提供电解液，所述阴极与所述阳极至少部分浸没于所述电解液中，所述阴极配置为前述任一实施例所提供的复合中空电极，所述阳极配置为惰性电极；向所述复合中空电极内通入二氧化碳，使二氧化碳透过所述复合中空电极的壁体向所述电解液中扩散，对所述电解装置通电，使二氧化碳在所述中空电极外表面形成的固液气三相界面发生电催化还原。该方法能够高效将二氧化碳电催化还原为c2+产物。
15、进一步地，所述电解液包括阴极液与阳极液，所述阴极液的溶质包括碳酸氢钾和/或氯化钾，所述阳极液的溶质包括碳酸氢钾和/或氢氧化钾，所述电解液的浓度为0.1m-3m；对所述阴极施加的电流密度为700ma/cm2-2500ma/cm2。
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1.一种复合中空电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述a)步骤中所述铜中空电极通过相转化法制造。
3.根据权利要求1所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述b)步骤中，所述氧化处理的方法为将所述铜中空电极置于空气或氧气气氛中在100℃-240℃下加热0.5h-5h。
4.根据权利要求1所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述b)步骤中，所述氧化处理的方法为将所述铜中空电极浸没在氧化剂中进行湿化学氧化，所述氧化剂包括铜盐溶液和/或盐酸与双氧水混合溶液。
5.根据权利要求4所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述铜盐溶液浓度为1mM-1M；所述盐酸与双氧水混合溶液中盐酸浓度为0.1M-0.5M，双氧水浓度为0.05M-0.5M，所述湿化学氧化的处理时间为0.5h-2h。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述银盐溶液采用硝酸银溶液，其中添加有浓度不超过0.1M的硼氢化钠、乙二胺、抗坏血酸、水合肼中的一
7.一种复合中空电极，其特征在于，包括电极基体，所述电极基体配置为铜中空电极，所述电极基体的壁体为多孔结构，所述电极基体的壁体表面形成有氧化亚铜层，所述氧化亚铜层中负载有纳米银颗粒和/或银原子团簇。
8.根据权利要求7所述的复合中空电极，其特征在于，所述复合中空电极采用如权利要求1至6中任一项所述的复合中空电极的制造方法制造。
9.一种二氧化碳电催化还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的二氧化碳电催化还原方法，其特征在于，所述电解液包括阴极液与阳极液，所述阴极液的溶质包括碳酸氢钾和/或氯化钾，所述阳极液的溶质包括碳酸氢钾和/或氢氧化钾，所述电解液的浓度为0.1M-3M；对所述阴极施加的电流密度为700mA/cm2-2500mA/cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种复合中空电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述a)步骤中所述铜中空电极通过相转化法制造。
3.根据权利要求1所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述b)步骤中，所述氧化处理的方法为将所述铜中空电极置于空气或氧气气氛中在100℃-240℃下加热0.5h-5h。
4.根据权利要求1所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述b)步骤中，所述氧化处理的方法为将所述铜中空电极浸没在氧化剂中进行湿化学氧化，所述氧化剂包括铜盐溶液和/或盐酸与双氧水混合溶液。
5.根据权利要求4所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述铜盐溶液浓度为1mm-1m；所述盐酸与双氧水混合溶液中盐酸浓度为0.1m-0.5m，双氧水浓度为0.05m-0.5m，所述湿化学氧化的处理时间为0.5h-2h。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的复合中空电极的制造方法，其特征在于，所述银盐溶液采用硝酸银溶液，其中添加有浓度不超过0...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桂花，陈为，吴钢锋，李守杰，朱桓毅，夏嘉雨，陈奥辉，董笑，宋艳芳，魏伟，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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