[发明专利]微米阵列电极结构、制备方法及其用途

说明书

本申请涉及二氧化碳催化还原技术领域，特别涉及一种微米阵列电极结构、制备方法及其用途，微米阵列电极结构包括：基底，所述基底具有承载面；形成于所述基底的承载面的多个呈阵列分布的微米结构电极，每一个所述微米结构电极的横截面外切圆的直径为30μm‑1000μm；每一个所述微米结构电极的表面具有催化剂涂层。上述微米阵列电极结构中，基底的承载面上设有的微米结构电极，阵列分布的微米结构电极能够有效的调控微米结构电极表面的亲疏性能，具有优异的疏水性能，并且，微米结构电极的表面形成的气泡直径普遍偏小，气泡的吸附数量偏低，微米结构电极能够有效调控电极表面的气泡脱离情况，进而能够提高二氧化碳催化还原时二氧化碳的还原性能。

技术领域

本申请涉及二氧化碳催化还原技术领域，特别涉及微米阵列电极结构、制 备方法及其用途。

背景技术

随着经济飞速发展人口迅速增多，全球对能源的需求持续增长，大量化石 燃料的使用导致大气中的二氧化碳浓度快速升高，因此，解决由二氧化碳排放 带来的气候与环境问题已经是摆在人类面前亟待解决的全球性重大问题之一， 其中，二氧化碳资源捕集回收再利用称为现在能源、环境领域最为热门的研究 方向。

二氧化碳催化还原作为重要的物质能源转化储存技术，主要以催化反应为 主，研发具有高选择性的催化电极是二氧化碳还原技术发展的关键因素之一。 由于一般二氧化碳还原催化剂具有亲水特性，并且长时间反应后电极中的疏水 涂层逐渐失效，导致阳极电解液通过离子交换膜渗透到阴极侧，不断积累造成 电极处于电解液浸泡状态，限制了二氧化碳气体溶解扩散到催化剂表面，导致 电极失效的“水淹”现象，导致二氧化碳还原性能下降，产氢等副反应增大。

综上可知，如何提供一种微米阵列电极结构及其制备方法来提高电化学二 氧化碳还原性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题之一。

发明内容

本申请提供了一种微米阵列电极结构及其制备方法，该微米阵列电极结构 应用于二氧化碳催化还原技术领域，能够提高二氧化碳催化还原时二氧化碳的 还原性能。

为了达到上述目的：

第一方面，本申请提供了一种微米阵列电极结构，应用于二氧化碳催化还 原装置，该微米阵列电极结构包括：

基底，所述基底具有承载面；

形成于所述基底的承载面的多个呈阵列分布的微米结构电极，每一个所述 微米结构电极的横截面外切圆的直径为30μm-1000μm；

每一个所述微米结构电极的表面具有催化剂涂层。

上述微米阵列电极结构中，基底的承载面上设有的微米结构电极，阵列分 布的微米结构电极能够有效的调控微米结构电极表面的亲疏性能，具有优异的 疏水性能，并且，微米结构电极的表面形成的气泡直径普遍偏小，气泡的吸附 数量偏低，微米结构电极能够有效调控电极表面的气泡脱离情况。此外，通过 亲疏水特性调控，可以有效抑制气泡生长、促进产物气体快速脱离电极表面， 并降低气固直接接触形成的界面电阻。同时，较快的气液交换速度能提高催化 电极表面二氧化碳溶解度，抑制因溶解度下降造成的浓差极化，进而能够提高 电化学二氧化碳还原性能。

优选地，阵列分布的多个所述微米结构电极包括下述结构中的至少一种：

横截面为圆形的微米结构电极；

横截面为多边形的微米结构电极。

优选地，所述多边形包括三角形、四边形、五边形和六边形。

优选地，所述微米结构电极沿垂直于所述承载面方向的尺寸为10μm- 1000μm。

优选地，所述基底沿垂直于所述承载面方向的厚度为1000μm-3000μm。

优选地，所述催化剂涂层为铜、银、铂、金或其合金涂层。