[发明专利]一种CCM膜电极及其制备方法以及其在电催化硝酸根还原制备氨中的应用

权利要求书

1.一种CCM膜电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将碳载体材料放入金属盐溶液中进行浸渍处理，得到吸附有金属离子的碳载体；

(2)将吸附有金属离子的碳载体、碳载体材料、离聚物、有机溶剂、粘结剂、水混合均匀得到催化剂前驱体浆料；

(3)将催化剂前驱体浆料涂覆在转印膜材料的表面，烘干后，在转印膜材料的表面得到催化剂前驱体层；

(4)将负载有催化剂前驱体层的转印膜材料进行煅烧处理，在转印膜材料的表面得到催化剂层；

(5)在催化剂层表面涂覆离聚物溶液，形成离聚物层；

(6)在离聚物层表面贴合离聚物膜材料，热压后剥离转印膜材料，即得到CCM膜电极。

2.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳载体材料放入金属盐溶液前放置在酸液中进行酸化处理；所述碳载体材料为导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；所述金属盐溶液中含有Cu²⁺、Ni²⁺、Pd²⁺、Co²⁺中的至少一种金属离子。

3.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述吸附有金属离子的碳载体在与其它原料混合前还经过以下处理：将吸附有金属离子的碳载体与红磷加入至碱液中，然后转移至反应釜中进行水热处理。

4.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述离聚物为Nafion溶液、质子导体聚合物、阴离子导体聚合物中的一种；所述有机溶剂是乙醇、异丙醇、叔丁醇、正丁醇、乙二醇、环己醇中的至少一种；所述粘结剂为PTFE、PVDF、CMC中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述转印膜材料为PTFE膜、铜箔或聚酰亚胺膜中的一种；所述烘干的温度为60-120℃。

6.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述煅烧处理的温度为150-600℃，时间0.5-10h。

7.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述离聚物层在催化剂层表面的载量为0.05-1.5mg/cm²。

8.根据权利要求1所述的CCM膜电极的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所述离聚物膜材料为Nafion膜、质子交换膜或阴离子交换膜；所述热压的压力为0.3-0.5Mpa，温度为130-170℃。

9.一种CCM膜电极，其特征在于：所述CCM膜电极是采用如权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备得到。

10.如权利要求9所述的CCM膜电极在电催化硝酸根还原制备氨中的应用。