一种离子液体电解液的制备方法及其应用技术

技术编号：44262111 阅读：5 留言：0更新日期：2025-02-14 22:06

本发明专利技术涉及一种用于电催化二氧化碳还原的离子液体电解液的制备方法及其应用。所述的电解液由离子液体和无机盐溶液组成，其中，所述离子液体为1‑丁基‑3‑甲基咪唑溴盐、1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐、四丁基四氟硼酸胺、四丁基六氟磷酸铵中的一种或多种，无机盐溶液为碳酸氢钾溶液。该离子液体电解液可优化催化剂界面和电解液的接触，实现良好的离子传输，增强体系电导率，同时强化CO<subgt;2</subgt;活化，促进CO<subgt;2</subgt;电化学还原反应。本发明专利技术的电解液在一个较宽的电压范围内，实现在催化剂作用下电化学还原CO<subgt;2</subgt;得到HCOOH产物。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化二氧化碳还原电解液，尤其涉及一种含离子液体的电解液制备及其在电催化二氧化碳还原中的应用。

技术介绍

1、以二氧化碳(co2)转化为核心的co2资源化利用途径，包括co2热催化还原、co2光催化还原、co2电催化还原等，是实现能源转型的重要技术手段之一。

2、电催化二氧化碳还原技术(co2rr)不仅有助于减少大气中过量的二氧化碳，促进碳循环的平衡，而且能够转化生成一系列高价值的能源和化工产品，例如一氧化碳、甲酸和乙醇等。这项技术对于应对全球气候变化和推动国家经济发展具有重大影响，展现出广阔的应用潜力和深远的研究意义。

3、由于co2rr受气态co2在电解液中的溶解度限制，因此越来越多工作关注研究其他形式的二氧化碳的电还原。其中，超临界co2(scco2)是一种有吸引力的方向，二氧化碳临界压力为7.38mpa，在工程上容易达到临界态，相应地，电解液也得到了广泛研究，被认为是高效电催化还原二氧化碳的前沿方向。然而它的导电性有限。这个问题可以通过在含有疏水阳离子的添加剂中补充弱配位阴离子来解决，如特定离子液体。

4、针对目前的电催化超临界二氧化碳还原体系中电解液存在的缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本专利技术提供了一种用于电催化二氧化碳还原的含离子液体的电解液的制备方法及其在电催化二氧化碳还原中的应用。本专利技术以离子液体作khco3溶液的添加剂用于电催化超临界二氧化碳还原。以sn纳米颗粒、ag纳米颗粒

2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：

3、一种离子液体电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤1：将khco3加入到去离子水中，制备0.1～1m khco3水溶液；

5、步骤2：向所述步骤1制备的khco3水溶液中加入离子液体，即得到所述离子液体电解液。

6、进一步地，所述khco3、去离子水和离子液体的质量比为0.1～1：10：3。

7、进一步地，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、四丁基四氟硼酸胺、四丁基六氟磷酸铵中的一种或多种。

8、本专利技术还公开了一种离子液体电解液，其是由上述的离子液体电解液的制备方法制备得到的。

9、本专利技术还公开了一种上述的离子液体电解液的应用方法于：

10、将所述的离子液体加入电解槽，并通入超临界二氧化碳，其含有工作电极、对电极、参比电极和离子交换膜。

11、进一步地，所述的工作电极由sn纳米颗粒、ag纳米颗粒、cu纳米颗粒的一种，通过涂布法负载到碳纸上制成。

12、进一步地，所述的催化剂的负载量为1～2mg/cm2。

13、进一步地，所述的对电极为pt网、pt片、zn箔中的一种。

14、进一步地，所述的参比电极为ag/agcl。

15、本专利技术制备的用于电催化二氧化碳还原的离子液体电解液，对于电催化超临界二氧化碳还原有应用前景。其原理在于：

16、超临界co2和离子液体是两种绿色溶剂，离子液体可以溶解超临界co2，由此设计构成的co2/离子液体二元系统，同时具备了超临界co2和离子液体的许多优点：既可以降低离子液体的粘度，是新型的耦合绿色溶剂。随着co2含量的增加，离子液体的粘度显著下降，因此co2可用以改善离子液体溶剂体系的传递特性，增强电催化二氧化碳还原过程的物质传递。

17、本专利技术用于电催化二氧化碳还原的离子液体电解液具有以下有益效果：

18、1.本专利技术所制备的电解液，其中离子液体本身可以导电，具有优良的电化学性能，提高电解液的电导率。khco3溶液作为碳酸根离子(co32-)的来源，这些碳酸根离子参与反应机制，能与co2分子反应形成中间物种，进一步反应生成期望的产品，如co、hcooh、c2h5oh。

19、2.本专利技术的制备方法简单，不需要过多的设备，原料较为易得，易于规模化生产。

20、3.本专利技术所制备的含离子液体的电解液，可以实现在催化剂催化作用下co2至甲酸的有效转化，具有广阔的应用价值。

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【技术保护点】

1.一种离子液体电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的离子液体电解液的制备方法，其特征在于：所述KHCO3、去离子水和离子液体的质量比为0.1～1：10：3。

3.根据权利要求1所述的离子液体电解液的制备方法，其特征在于：所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、四丁基四氟硼酸胺、四丁基六氟磷酸铵中的一种或多种。

4.一种离子液体电解液，其特征在于，其是由权利要求1-3任一项所述的离子液体电解液的制备方法制备得到的。

5.一种权利要求4所述的离子液体电解液的应用方法，其特征在于：将所述的离子液体加入电解槽，并通入超临界二氧化碳，其含有工作电极、对电极、参比电极和离子交换膜。

6.根据权利要求5所述的离子液体电解液的应用方法，其特征在于：所述的工作电极由Sn纳米颗粒、Ag纳米颗粒、Cu纳米颗粒的一种，通过涂布法负载到碳纸上制成。

7.根据权利要求6所述的离子液体电解液的应用方法，其特征在于：所述的催化剂的负载量为1～2mg/cm2。