[发明专利]一种电化学制备氢氧化镁联产碳酸镁的装置及其方法

权利要求书

1.一种用于电化学矿化CO₂制备碳酸镁的制备方法，其特征在于：该方法采用电化学矿化CO₂制备碳酸镁的装置，所述电化学矿化CO ₂制备碳酸镁的装置为阳离子膜电解槽，包括槽体、阴极、阳极、Nafion阳离子交换膜、搅拌器和稳压直流电源；

所述阴极采用氧气气体扩散电极，即多孔钛片为基底，所述多孔钛片为300～500目，通过表面浸渍和化学还原负载Pt纳米粒子的复合电极，Pt的负载量为0.5～2.0mg·cm^-2，以载氧气体为牺牲试剂，显著降低阴极反应的过电位；

所述阳极采用钛基PbTe@PbS/TNAs纳米结构电极，其中TNAs为TiO₂纳米管阵列，以S^2-离子为牺牲试剂，在利用低位工业废热的同时，显著降低了S^2-离子氧化的过电位，进而大幅度降低阳极反应的过电位，所述低位工业废热为低于200℃的温度；

电解过程中，阳极反应使S^2-离子氧化，阴极反应使O₂还原，阴极室和阳极室用Nafion阳离子交换膜分隔，避免阴极室产生的OH^-离子向阳极室迁移，借助O₂还原与S^2-氧化的耦合显著降低电化学过程的电能消耗；

阳极室工作温度在10～70℃，可有效利用所述低位工业废热，其热效率为40～50％，综合电耗1.2～2.4kWh·kg^-1MgCO₃,法拉第效率90～99％，能量效率85～95％；

所述阴极的制备程序如下：采用所述多孔钛片为基底，用0.001～0.005mol·L^-1的氯铂酸浸渍8～12小时，然后在0.01mol·L^-1的水合肼中还原30～120分钟，用去离子水反复洗净后冷风吹干；

所述阳极的制备程序如下：以阳极氧化法制备的TiO₂纳米管阵列薄膜为载体，在40～50℃下，置入0.01mol·L^-1水溶性铅盐中浸渍30min后取出，经去离子水洗净并吹干；再置入0.05mol·L^-1经NaBH₄还原碲粉制备的Na₂Te溶液中，在高纯N₂保护下浸渍30min，取出后洗净并吹干；以上过程作为一个周期，往复循环5个周期，得到PbTe/TNAs样品，以其为工作电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在室温下以0.5mol·L^-1Na₂S+0.5mol·L^-1Na₂SO₃水溶液为电解液进行线性伏安扫描，扫描范围为-0.5～0.5V，扫描速率2～10mV·s^-1，反复扫描5次，取出后洗净并吹干，所制备的电极为钛基PbTe@PbS/TNAs电极。