[发明专利]一种电催化转化二氧化碳制备多碳产物的方法

权利要求书

1.一种镧系金属掺杂的铜基催化剂的制备方法，包括如下步骤：。

1)将铜化合物和镧系金属化合物溶解至溶剂中，并搅拌，得到混合溶液；

2)将所述混合溶液置于水热釜中，然后通过溶剂热法反应；

3)所述的反应结束后，将所述反应的体系中沉淀离心、洗涤、干燥，即得镧系金属掺杂的铜基催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜化合物选自硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、乙酸铜、乙酰丙酮酸铜及其水合物中的至少一种；

所述镧系金属化合物选自镧系金属氯化盐、镧系金属硝酸盐、镧系金属醋酸盐、镧系金属硫酸盐及其水合物中的至少一种；

所述铜化合物与镧系金属化合物的摩尔比为100:0.01～1；

通过超声进行所述溶解；

所述溶剂选自水和/或有机溶剂1；

所述有机溶剂1选自乙醇、乙二醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃、氮氮二甲基甲酰胺中的至少一种；

所述铜化合物的摩尔量与所述溶剂体积比为1mmol：10～80mL；

所述搅拌的时间为0.2～10h。

和/或，步骤2)中，所述溶剂热法反应的溶剂热温度为90～200℃，时间为5～36h；

和/或，步骤3)中，所述离心的转速为1000～10000rpm，时间为1～60min；

所述洗涤用的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮和甲醇中的至少一种；

所述干燥温度为30～100℃，时间为1～50h。

3.权利要求1或2所述的制备方法制备得到的所述镧系金属掺杂的铜基催化剂。

4.一种电极材料，包括权利要求3所述的镧系金属掺杂的铜基催化剂和气体扩散层制成。

5.根据权利要求4所述的电极材料，其特征在于，制备所述电极材料的方法，包括如下步骤：

将所述镧系金属掺杂的铜基催化剂分散到有机溶剂2中，并加入Nafion D-520分散液作为粘结剂，得到分散液；将所述分散液滴涂到所述气体扩散层上，即得到所述电极材料；

优选的，所述有机溶剂2选自丙酮、乙醇、异丙醇和甲醇中的至少一种；

优选的，所述Nafion D-520分散液与所述镧系金属掺杂的催化剂的配比为5～100μL∶2mg；

优选的，所述气体扩散层可选自带有PTFE涂层的碳纤维纸、碳纤维编织布和碳黑纸中的至少一种，其中，所述PTFE含量为5％～20％，

优选的，在所述气体扩散层上，所述催化剂用量为0.1～10mg·cm^-2。

6.一种电化学催化体系，包括权利要求4或5所述的电极材料、反应电解液及反应装置。

7.根据权利要求6所述的电化学催化体系，其特征在于：所述反应电解液选自KOH水溶液、KHCO₃水溶液、KCl水溶液、NaOH水溶液、NaHCO₃水溶液和NaCl水溶液中的至少一种；

所述反应电解液的浓度为0.1～10M；

所述反应装置为H型电解池、流动型电解池或膜电极电解池。

8.权利要求4或5所述的电极材料或权利要求6、7所述的电化学催化体系在电催化转化二氧化碳合成多碳产物中的应用。

9.一种电催化转化二氧化碳合成多碳产物的方法，包括如下步骤：1)采用权利要求6或7所述的电催化体系中，利用恒电位电解法，在恒电位条件下预活化所述电极材料；

2)以二氧化碳为原料，通过所述电极材料和所述电解液的作用在所述电解池反应装置中进行恒电位电解反应合成多碳产物。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述恒电位法选取的电位为-1～-2V vs.RHE；

所述活化时间为0.2～1h；

步骤2)中，所述电解池反应装置采用所述H型电解池体系或所述流动型电解池体系时，所述电解反应的电位为-0.4～-2.4V vs.RHE；

所述电解池反应装置采用所述膜电极的电解池体系时，所述电解反应电位为2～8V；

所述电解反应的时间为0.1～500h。