[发明专利]一种电化学还原二氧化碳的方法

摘要

一种电化学还原二氧化碳的方法，涉及一种还原二氧化碳的方法，所述方法使用的铜基非晶合金为Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带，其成分和原子百分比为：46%Cu，44.5%Zr，7.5%Al，2%Y；首先制备Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带，然后常温常压下，在碳酸氢钾溶液中，将Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带作为工作电极，以碳酸氢钾溶液为电极液，以二氧化碳为碳资源，电化学还原二氧化碳；本发明为一种利用铜基非晶合金电化学还原二氧化碳的方法，既利用铜基非晶合金表面具有高的化学活性，也利用铜基非晶合金具有良好的电学性能与稳定性。该方法设备简单、易控，并且铜基非晶合金制备比较简单，价格低。

主权项

1.一种电化学还原二氧化碳的方法，其特征在于，所述方法使用的铜基非晶合金为Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带，其成分和原子百分比为：46%Cu，44.5%Zr，7.5%Al，2%Y；首先制备Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带，然后常温常压下，在碳酸氢钾溶液中，将Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带作为工作电极，以碳酸氢钾溶液为电极液，以二氧化碳为碳资源，电化学还原二氧化碳；具体制备步骤如下：（1）Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带制备配料：试验所用单质原料均采用纯度不低于99.9 %（质量百分比）的Cu、Zr、Al和Y；利用精密电子天平称出上述单质原料的质量，上述单质原料的总质量为100克；然后用石油醚和无水乙醇对上述单质原料进行超声波清洗，最后把上述单质原料混合一起放入钨极磁控电弧炉里面；（2）Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带制备母合金熔炼：将钨极磁控电弧炉工作腔抽真空至 7×10‑4 Pa，再通入纯度为 99.99%（质量百分比）的高纯氩气；将金属钛熔化，通过金属钛在高温下强烈的氧化反应以进一步降低工作腔内氧的分压，然后再熔炼上述单质原料，使其成为母合金铸锭；熔炼完成后，母合金铸锭随钨极磁控电弧炉冷却至室温，取出母合金铸锭；（3）Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带制备电极制备：将上述熔炼好的母合金锭去氧化皮后，压碎成小块；然后将50克的小块合金锭放入下面带有小孔（直径1‑1.5 毫米）的石英管内后，再把装有小块合金的石英管放进感应炉里，待工作腔真空至2×10‑3帕，再进行感应熔炼；待小块合金由固体变成合金熔体，并且合金熔体的温度达到预设温度后，立即用高纯氩气将石英管内的合金熔体喷到高速旋转的铜辊表面，形成Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带；（4）电极的腐蚀：上述制备的Cu46Zr44.5Al7.5Y2非晶合金条带作为电极，取计算量的40%氢氟酸溶液1‑3毫升，加入去离子水；（5）电极催化还原二氧化碳：在常温常压下，实验在H型石英电极池中进行；用质子交换膜将电解池分隔为阴极室和阳极室，上述两室电解液均为碳酸氢钾水溶液，电极催化还原二氧化碳前，阴极室电解液中先通入氮气30分钟以除去电解液中的氧气，在通入二氧化碳30分钟，使阴极电解液中的二氧化碳浓度达到饱和，持续不断地通入二氧化碳，流量控制住10‑30毫升/分钟。