[发明专利]酞菁锰修饰牛角状碳基催化剂的制备及电还原CO2

权利要求书

1.一种酞菁锰修饰牛角状碳基催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括下述步骤：

（1）取23.3g溴化铵和1g三聚氰胺，加入30mL去离子水；超声处理1h后，搅拌24h；然后置于真空烘箱中100℃干燥8h，得到混合物；

（2）将步骤（1）中得到的混合物置于坩埚中，移至马弗炉内；从室温升温到500℃后，恒温煅烧2h得到氮化碳；再将氮化碳放入管式炉并通入氮气，加热到600~800℃后，恒温热解2h；将热解产物用去离子水离心清洗三次后，置于真空烘箱中干燥得到牛角状碳基催化剂；

（3）取步骤（2）中得到的牛角状碳基催化剂0.6g，分散于200mL的N-N-二甲基甲酰胺溶液中；超声处理30min，加入50~70 mg酞菁锰分子并且超声处理1h；在室温下搅拌24h，用乙醇离心清洗三次；然后在真空烘箱中干燥，得到酞菁锰修饰牛角状碳基催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中马弗炉升温时，控制加热速率为1.8℃/min；氮化碳放入管式炉后，控制加热速率为5℃/min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中真空烘箱中干燥温度为60℃，步骤（3）中真空烘箱中干燥温度为80℃。

4.利用权利要求1所述方法制备获得的酞菁锰修饰牛角状碳基催化剂电催化还原CO₂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（4.1）取酞菁锰修饰牛角状碳基催化剂10 mg、去离子水100μL、Nafion溶液200μL，超声处理混合均匀；然后将所得混合物涂刷在1cm²碳纸上，置于80℃真空烘箱中干燥8小时，制得阴极电极；

（4.2）设置双电解槽的H型反应器，在一侧安装步骤（4.1）中制得的阴极电极，另一侧安装碳棒阳极电极；该双电解槽反应器采用聚四氟乙烯密封，在中间用阳离子交换膜连接并隔开；以导线分别连接阳极电极和阴极电极，形成外部电路；

（4.3）向双电解槽反应器的阳极腔中加入浓度为0.5 M的硫酸溶液，向阴极腔中加入浓度为0.5M的KHCO₃溶液，将CO₂通过微米曝气器导入阴极腔中进行电还原反应；

（4.4）电催化还原CO₂反应过程中，每隔15min 取一次气体产物；反应4h后收集阴极腔中的液体产物，利用气相色谱仪检测气相和液相产物成分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（4.1）中所述的Nafion溶液的质量浓度为10%。