[发明专利]一种疏水碳基气体扩散电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种疏水碳基气体扩散电极，其特征在于，所述气体扩散电极包括集流体、扩散层和催化层；

所述集流体、扩散层和催化层呈“三明治”状形式分别位于中间及两侧；

所述扩散层及催化层主要由碳材料构成，且具有多孔结构。

2.根据权利要求1所述的疏水碳基气体扩散电极，其特征在于，所述集流体为金属材料；

所述扩散层、催化层包括碳和粘结剂。

3.根据权利要求2所述的疏水碳基气体扩散电极，其特征在于，所述金属材料包括钛、铁、镍、铜、不锈钢中的任一种；

所述碳包括碳纳米管、乙炔黑、石墨粉、活性炭粉中的至少一种；

所述粘结剂包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的疏水碳基气体扩散电极，其特征在于，所述扩散层、催化层的质量比为1~5：1~5；

优选地，在扩散层、催化层的质量比为的孔径为3：1。

5.一种疏水碳基气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

S100、将所述碳、粘结剂、造孔剂和分散剂混合均匀组成扩散层前驱体；

S200、将所述碳、粘结剂和分散剂的混合均匀组成催化层前驱体；

S300、将所述扩散层前体和所述催化层前驱体在一定温度下加热使其成为膏状体，分别涂覆在片状集流体的两侧，冷压，焙烧，得到气体扩散电极；

优选地，所述造孔剂为碳酸氢盐；所述碳酸氢盐主要有碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种；

优选地，所述分散剂为醇类；

所述醇类包括甲醇、乙醇、丙醇、正丙醇、异丙醇中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S100中，将碳、粘结剂、造孔剂和分散剂进行均匀混合，所述一定温度为100~160℃；

优选地，在步骤S200中，将碳、粘结剂、造孔剂和分散剂进行均匀混合，所述一定温度为100~160℃；

优选地，在步骤S300中，所述冷压的条件为：压力2~10MPa，时间100~200s；

所述焙烧的条件为：焙烧温度200~300 ºC；焙烧时间1~2h；升温速率为2~7 ºC/min。

7.一种电还原氧气制备双氧水的方法，其特征在于，利用权利要求1至4任一项所述的疏水碳基气体扩散电极、权利要求5至6任一项所述制备方法得到的气体扩散电极电还原氧气制备双氧水。

8.一种降解有机废水的方法，其特征在于，利用权利要求1至4任一项所述的疏水碳基气体扩散电极、权利要求5至6任一项所述制备方法得到的气体扩散电极可以高效制备过氧化氢及对有机废水进行电催化氧化降解。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述疏水碳基气体扩散电极为阴极，在曝空气或氧气条件下，可以高效制备过氧化氢或协同阳极对有机废水进行电催化降解；

所述阳极包括碳电极、钌电极、铂电极、二氧化铅电极、二氧化锰电极、二氧化锡电极中的任一种。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电催化降解的条件为：反应温度20~80℃，电流密度10~70mA/cm²，盐度为0.5%~10%。