[发明专利]一种二氧化碳电还原阴极及其制备方法

摘要

本发明涉及一种二氧化碳电还原阴极及其制备方法，所述阴极结构是以碳纸、碳毡或碳布作为基底，在基底的一侧表面依次附着有两层不同孔径的催化层，按顺序依次为基底、大孔径杂原子掺杂的纳米碳层、小孔径的金属和杂原子掺杂纳米碳层。大孔径的催化层有利于CO₂的传输及产物的传输，降低传质电阻；小孔径的杂原子掺杂纳米碳层有利于提高催化剂反应活性比表面积，提高反应活性；将这种结构应用于ERC中，较大幅度拓展三相电化学反应界面的面积，提高催化剂的利用率，有利于减小电解池的传质极化，利用其与CO₂电还原产物之间的吸附性或形成化学键，增加指定还原产物的选择性和转化率，实现对还原产物的高选择性目标。

主权项

1.一种二氧化碳电还原阴极，其特征在于：所述阴极结构是以碳纸、碳毡或碳布作为基底，在基底的一侧表面依次附着有两层不同孔径的催化层，按顺序依次为基底、大孔径杂原子掺杂的纳米碳层、小孔径的金属和杂原子掺杂纳米碳层；基底层厚度为100‑400μm；大孔径杂原子掺杂纳米碳层厚度为50~120μm；小孔径金属和杂原子掺杂纳米碳层厚度为60μm ~150μm；大孔径杂原子掺杂纳米碳层是指孔径为50 nm‑1μm孔体积占大孔径杂原子掺杂纳米碳层总孔容30‑60%，大孔径杂原子掺杂纳米碳层中的杂原子掺杂纳米碳材料比表面不低于60 m²/g；小孔径金属和杂原子掺杂纳米碳层是指孔径为0.1 nm~50 nm的孔体积占小孔径金属和杂原子掺杂纳米碳层总孔容50%‑90%，小孔径金属和杂原子掺杂纳米碳层中碳材料比表面不低于600 m²/g；所述大孔径杂原子掺杂纳米碳层中的杂原子为N或P，所述小孔径金属和杂原子掺杂碳层中的金属为铁或钴，杂原子为N。