[发明专利]一种捕集CO2

说明书

本发明涉及一种捕集CO₂制备多种产物的熔盐电解液及其用途，电解液由含改性剂的碱金属/碱土金属熔融碳酸盐/卤化物盐及其混合体作为熔融电解质，本发明采用熔盐电解池，以金属或非金属材料为阴极，惰性材料为阳极；将含有CO₂的气体(比如烟气等)通入含改性剂的熔融电解质中，在520‑750℃的温度范围内进行电解，可选择性制得碳产物或CO。本发明的有益效果是：方法工艺简单，CO₂捕集效率和转化效率高，适用于含有不同浓度CO₂的气氛，电解能耗低，电解液成本低廉，且电解液体系较多，制备的碳产物和CO含量可控。

技术领域

本发明涉属于电化学领域，涉及一种电解制备炭材料技术，具体涉及一种捕集CO₂制备多种产物的熔盐电解液及其用途。

背景技术

近年来，熔盐电解二氧化碳制备纳米碳是一种具有市场应用前景的CO₂高附加值利用技术，由于该技术对CO₂还原为碳具有较好的选择性，因此，调控碳产物微观结构、提高碳产物品质性能是以往该技术所关注的焦点。传统方法通过控制电解条件、使用不同电极材料、分段式电解等途径实现CO₂转化一维碳纳米管。然而，这些方法工序较为复杂，能耗较大，制备条件受限于电解温度、电极材料等特定的电解参数；另外，为了获取气态产物CO，传统方法往往依赖提高电解温度，方法单一且电极材料的选择也较为有限；不仅如此，传统技术中CO₂的还原通常在含锂的熔融电解质中进行，然而电解液中锂的存在容易引发阴极钝化，在电极上形成导电性较差的固体氧化物(Li₂O)，不但增大电极的极化，提高了电解能耗，同时还降低了CO₂的转化效率。另外，锂盐的使用也大大提高了电解液的成本。因此，如何在更温和的电解条件下高效、高选择性、低成本电解CO₂制备多种还原产物仍是一个尚未解决的难题。

发明内容

为了在更温和的电解条件下高效、高选择性、低成本电解CO₂制备多种还原产物，本发明提供了一种捕集CO₂制备多种产物的熔盐电解液及其用途，在该电解液中电解CO₂可以在较低能耗、较大电流密度下得到高纯度的碳产物，亦可选择性得到CO。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种捕集CO₂制备多种产物的熔盐电解液，其特征在于：由不含锂元素的改性剂和金属盐熔融混合组成，所述金属盐包括碱金属或碱土金属的碳酸盐和/或碱金属或碱土金属的卤化物，所述的改性剂为金属磷酸盐、金属硼酸盐、金属硅酸盐、金属钒酸盐中的任意一种或几种混合物。本发明改性剂用于捕集CO₂，有利于提高CO₂在熔盐电解液中的溶解度。

本发明不含锂元素，不仅改性剂、碳酸盐和卤化物均不含锂元素，比如不含LiCl、LiF、Li₂CO₃、Li₃PO₄、Li₄SiO₄、Li₃BO₃等；也不含其他形式的锂元素，比如Li₂O、LiNO₃、Li₂SO₄。

进一步地，所述的碱金属或碱土金属的碳酸盐为Na₂CO₃、K₂CO₃、CaCO₃、MgCO₃和BaCO₃中的任意一种或者几种的混合。