CN107761124B - 一种载银碳气凝胶的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种载银碳气凝胶的制备方法及应用，对二氧化碳进行电催化还原生成低热值燃料CO，属于环境电化学材料制备和资源回收再利用技术领域。反应中用制备的电极作为阴极，铂片作为阳极，在外加电势的作用下将曝入电解液中的二氧化碳还原生成CO。本发明的特点在于将稳定的二氧化碳气体在温和的条件下高效转化为低热值燃料，实现了温室气体二氧化碳的回收再利用，且反应器的设置使得产物和原材料气体有效分离，避免了后续气体分离的成本投入。
Description
技术领域
本申请提供了一种载银碳气凝胶的制备方法及应用，于环境电化学材料制备和资源回收再利用技术领域。二氧化碳作为一种主要的温室气体，如果能将其通过电化学方法回收转化为低碳燃料，不失是一种很好的选择。本研究利用碳气凝胶作为碳基底材料，涉及到阴极电极材料的制备，以及纳米银粒子的负载，使得电极对二氧化碳具有一定的电催化还原特性，且对产物CO有较高的选择性。
背景技术
二氧化碳的回收利用有许多方法，其中电化学方法是一种较为温和的方法，它在常温常压下就能将二氧化碳进行催化，对外界条件要求低，且对环境友好，没有二次污染。但是如果想要电催化生成的产物与当今化工生产的整合更为理想，就需要催化剂对二氧化碳电催化还原的产物选择性高，最好产物是单一的。目前，绝大多数二氧化碳电化学还原产物不是单一的，是一些组分的混合物，给后续的分离带来巨大困难。在各类金属中，Ag对二氧化碳电催化还原生成CO的选择性较高，化学性质稳定，对环境无危害，可以作为催化活性组分。其反应机理为，溶解在水溶液中的二氧化碳分子得到电子转化为自由基CO2 ·-，吸附到电极表面形成吸附态的然后结合氢离子生成·COOH，金属Ag能够紧密结合·COOH进而将该自由基还原，·COOH在氢离子和所得电子的作用下生成吸附态的CO·，而CO·与Ag表面的结合力较弱，所以极易从金属表面脱附下来，成为主要产物CO。
碳气凝胶是一种新型轻质纳米无定型碳素材料，其孔隙率高达80％～90％，比表面积可以达到500m2/g～1000m2/g，且具有很高的电导率，是一种理想的催化剂载体。
本发明首先通过溶胶凝胶法制备碳气凝胶，然后通过乙二醇还原法将金属Ag负载至碳气凝胶上，得到对CO2具有催化活性的载银碳气凝胶，将其作为阴极材料，在外加电源的作用下将二氧化碳电催化还原成为CO，并考察了不同反应参数下生成CO的电催化活性。
发明内容
本发明的目的是主要针对CO2电催化还原选择性较低，电极材料寿命短暂等问题，制备出一种对CO选择性较高，可以持续长时间运行的阴极电极材料，在常温常压下对CO2进行电催化还原。本研究方法简便易操作，反应产物单一，对CO2电催化还原的研究具有重要意义。
本发明的技术方案：
一种载银碳气凝胶的制备方法，步骤如下：
(1)将间苯二酚和甲醛按照1:2的摩尔比混合，加入去离子水，控制间苯二酚和甲醛的总质量分数为30％；然后加入催化剂Na2CO3，间苯二酚与催化剂的摩尔比为1000:1；将上述混合物在室温下搅拌均匀，使反应物充分混合；
(2)将上述混合液放入密闭容器中进行反应，在25℃条件下反应一天，50℃条件下反应一天，90℃条件下反应三天，混合物形成凝胶；
(3)将形成的凝胶置于体积百分比为3％的三氟乙酸的丙酮溶液中一天，进行溶剂交换并中和催化剂的碱性；将凝胶取出，置于丙酮溶液中，每24h小时更换丙酮，直至将凝胶中的水分置换为丙酮；
(4)将凝胶从丙酮溶液中取出，置于室温中干燥2～3天，得到有机干凝胶；将干燥好的有机干凝胶置于高温管式炉中进行碳化，通入流量为200～300mL/min的N2，依次在300℃下保持1h、在600℃下保持1h、在900℃下保持5h，即制得R/C比为1000的碳气凝胶；
(5)将碳气凝胶研成粉末状，加入到过量乙二醇中，超声震荡至均匀，形成悬浊液；
(6)分别按照金属Ag/碳气凝胶质量比1:9，1:4，2:3，3:2，配制硝酸银固体水溶液，再分别加入过量氨水配成银氨溶液，加入到步骤(5)得到的悬浊液中，搅拌并加热，冷凝回流保持1h～2h；冷却，过滤并洗涤，在50℃下真空干燥8h，即制得10wt％，20wt％，40wt％和60wt％载银碳气凝胶催化剂。
用乙醇溶解载银碳气凝胶催化剂，再加入萘酚，超声混合，均匀涂布在碳纸上，滴涂量以载银碳气凝胶催化剂计，8mg/cm2，烘干后即制得阴极电极。
一种用于二氧化碳高选择性生成CO的电解池体系，其特征在于，用自制的载银碳气凝胶电极作为阴极，用铂片作为阳极电极，饱和甘汞电极作为参比电极，在外加电源的条件下，电解液内持续曝入CO2。
阴极材料制备：通过上述步骤制得的载银碳气凝胶电极，长(L)为2.6cm，宽(W)为1.1cm，片状。
阳极材料：Pt片，长(L)为2cm，宽(W)为1.5cm。
反应器：由有机玻璃粘制而成，采用单室电解池，配制碳酸氢钠溶液作为电解液。反应开始后每30min取样，用气相色谱进行分析，反应90min，最终确定90min内所产生CO的平均法拉第效率，通过改变催化剂中金属银负载量、外加电源电势、电解液的浓度和反应初始pH值，最终确定CO2电催化还原的最佳反应条件。经过对反应条件的优化，得出在金属Ag的负载量为20％，外加电位为-1.6V vs SCE，初始pH值为8，电解液浓度为0.5mol/L时，反应效果最好，CO的法拉第效率最高可达35.1％，且连续运行长达10h以后催化效果没有明显降低。
法拉第效率的计算：
nco＝Cco×V(mL)/22400(mL·mol-1)
其中，nco为生成CO的物质的量(mol)，CCO为收集到气体中CO的浓度，V为收集到气体的体积；FECO为CO的法拉第效率，F为法拉第常数，为96485C·mol-1，i为电流(A)。
本发明的有益效果：(1)制备电极的原材料廉价易得；(2)金属Ag对环境无危害，且最终制得电极对CO选择性好；(3)电极寿命较长，可以长时间连续运行；(4)反应器设计巧妙，能够有效将CO2和产物进行分离。
附图说明
图1是电化学反应装置图。
图2是分别在空白电解液和饱和CO2电解液条件下载银碳气凝胶的循环伏安曲线图。
图3是不同载银量的电极生成CO的法拉第效率变化图。
图4是不同电位对电催化还原CO2产CO的影响效果图。
图5是不同pH值对生成CO法拉第效率的影响图。
图6是电解液浓度对CO法拉第效率的影响图。
图中：1CO2气瓶；2集气袋；3铂片；4曝气头；5载银碳气凝胶电极；6倒置漏斗；7电解池；8直流电源；9参比电极。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的突出特点和显著进步作进一步阐明，仅在于说明本发明而决不局限于以下实例。本发明采用制备好的载银碳气凝胶电极作为阴极，研究其对CO2的电催化还原效果。
实施例1：载银(20％)碳气凝胶催化剂分别在空白电解液和饱和CO2电解液中的循环伏安曲线图。
反应条件：分别称取20mg，加入1mL无水乙醇，10uL萘酚溶液，放入超声仪中超声分散3h，用移液枪移取5uL悬浊液滴涂到玻碳电极上，干燥后即制成工作电极，以1cm×1cm的破片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极组成三电极体系，配制0.5mol/L的碳酸氢钠溶液，分别曝N2和CO2 30min，在这两种溶液中分别进行循环伏安扫描，扫描范围-2.0V～0，扫描速率为50mV/s。
结果如图2所示：在空白溶液中，在电位为0～-1.3V vs SCE之间时，循环伏安曲线电流很小约为0，在-1.3V vs SCE时电流突然增大，这是析氢反应造成的；而在CO2饱和的溶液中，电流的起始电位发生正移，且随着电位的增大，电流密度逐渐增大，在相同电位下始终高于空白溶液中的电流密度，这是由于CO2的电催化还原和析氢反应的共同作用，说明该催化剂对CO2具有电催化活性。
实施例2：考察不同金属Ag负载量(10％，20％，40％，60％)对生成CO法拉第效率的影响。
反应条件：配制0.5mol/L的碳酸氢钠溶液，取180ml置于电解池反应器中，初始pH值为8，在反应电位-1.6V vs SCE的条件下，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，考察不同Ag负载量(10％，20％，40％，60％)的碳气凝胶阴极对CO法拉第效率的影响。
结果如图3所示：从图中可以看出，当催化剂载银量为10％时，电催化还原CO2生成CO的法拉第效率为22％，当载银量增加到20时，CO2转化为CO的法拉第效率大幅提升，为35.1％。当载银量持续提升，CO的法拉第效率随之降低。这说明，催化剂的最佳载银量为20％。
实施例3：在载银量为20％的条件下，考察不同的外加电位(-1.4V，-1.5V，-1.6V，-1.7V vs SCE)对CO法拉第效率的影响。
反应条件：配制0.5mol/L的碳酸氢钠溶液，取180ml置于电解池反应器中，初始pH值为8，使用载银量为20％的碳气凝胶阴极电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，考察不同的电解液浓度对生成CO法拉第效率的影响。
结果如图4所示：在不同的电位下进行CO2的电催化还原，从-1.4V vs SCE开始，随着电位的负移，即电势的增大，CO2转化为CO的法拉第效率增加，在-1.6V vs SCE时达到最大，即35.1％。所以，在本发明中，CO2的电催化还原最佳电位为-1.6V vs SCE。
实施例4：在载银量为20％的条件下，考察不同的初始pH值(pH为6、7、8、9、10)对生成CO的法拉第效率的影响。
反应条件：配制0.5mol/L的碳酸氢钠溶液，使用3mol/L的硫酸溶液和3mol/L的氢氧化钠溶液调节电解液pH值，取180ml电解液至电解池反应器中，使用载银量为20％的碳气凝胶阴极电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，反应电位为-1.6v vs SCE，考察在电解液初始pH为6、7、8、9、10时，对生成CO法拉第效率的影响。
结果如图5所示：当电解液的pH发生变化时，CO的法拉第效率同样发生了变化，从图中可以看出，从pH为6开始，随着pH的升高，CO的法拉第效率随之升高，在pH为8时达到最大，所以选择pH为8作为反应条件。
实施例5：在载银量为20％的条件下，考察不同的电解液浓度(0.2mol/L，0.3mol/L，0.4mol/L，0.5mol/L，0.6mol/L，0.7mol/L)对产物CO法拉第效率的影响。
反应条件：选用载银量为20％的碳气凝胶电极作为阴极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，分别配制0.2mol/L，0.3mol/L，0.4mol/L，0.5mol/L，0.6mol/L，0.7mol/L的碳酸氢钠电解液，移取180mL至反应器中，在-1.6V vs SCE电位下，考察不同电解液浓度对CO法拉第效率的影响。
结果如图6所示：从图中可以看出，在电解液浓度较低时，CO的法拉第效率无明显变化，当电解液浓度达到0.5mol/L时，CO的法拉第效率急剧增大，达到了35.1％，当继续增加电解液浓度时，CO2转化为CO的法拉第效率大幅降低，所以选择0.5mol/L的碳酸氢钠溶液作为反应电解液。
Claims (1)
1.一种载银碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将间苯二酚和甲醛按照1:2的摩尔比混合，加入去离子水，控制间苯二酚和甲醛的总质量分数为30％；然后加入催化剂Na2CO3，间苯二酚与催化剂的摩尔比为1000:1；将上述混合物在室温下搅拌均匀，使反应物充分混合；
(2)将上述混合液放入密闭容器中进行反应，在25℃条件下反应一天，50℃条件下反应一天，90℃条件下反应三天，混合物形成凝胶；
(3)将形成的凝胶置于体积百分比为3％的三氟乙酸的丙酮溶液中一天，进行溶剂交换并中和催化剂的碱性；将凝胶取出，置于丙酮溶液中，每24h小时更换丙酮，直至将凝胶中的水分置换为丙酮；
(4)将凝胶从丙酮溶液中取出，置于室温中干燥2～3天，得到有机干凝胶；将干燥好的有机干凝胶置于高温管式炉中进行碳化，通入流量为200～300mL/min的N2，依次在300℃下保持1h、在600℃下保持1h、在900℃下保持5h，即制得R/C比为1000的碳气凝胶；
(5)将碳气凝胶研成粉末状，加入到过量乙二醇中，超声震荡至均匀，形成悬浊液；
(6)分别按照金属Ag/碳气凝胶质量比1:9，1:4，2:3，3:2，配制硝酸银固体水溶液，再分别加入过量氨水配成银氨溶液，加入到步骤(5)得到的悬浊液中，搅拌并加热，冷凝回流保持1h～2h；冷却，过滤并洗涤，在50℃下真空干燥8h，即制得10wt％，20wt％，40wt％和60wt％载银碳气凝胶催化剂。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079623A1 (en) * | 1999-06-21 | 2000-12-28 | Procyon Power Systems, Inc. | Peak power fuel cell |
| CN1617765A (zh) * | 2001-12-27 | 2005-05-18 | 气凝胶合成物有限公司 | 气凝胶及金属组合物 |
| CN1843958A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-10-11 | 中山大学 | 球形载银有机气凝胶和炭气凝胶颗粒的制备方法 |
| CN101380596A (zh) * | 2008-02-03 | 2009-03-11 | 大连理工大学 | 无机盐为前驱物制备纳米复合材料的超临界流体沉积方法 |
| CN101649477A (zh) * | 2009-09-11 | 2010-02-17 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种金属碳气凝胶复合材料的制备方法 |
| CN102515143A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 天津鑫日新能源科技有限公司 | 一种纳米多孔碳气凝胶及其制备方法 |
| CN102908990A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-06 | 南京正森环保科技有限公司 | 一种载银活性炭的制备方法 |
| CN105053007A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 北京科技大学 | 一种新型高性能抗菌纳米纤维素碳气凝胶的制备方法 |
| KR20150137345A (ko) * | 2014-05-29 | 2015-12-09 | 한국기계연구원 | 탄소 에어로겔, 그 제조방법, 이를 이용한 전극, 전자소자 및 이를 이용한 장치 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079623A1 (en) * | 1999-06-21 | 2000-12-28 | Procyon Power Systems, Inc. | Peak power fuel cell |
| CN1617765A (zh) * | 2001-12-27 | 2005-05-18 | 气凝胶合成物有限公司 | 气凝胶及金属组合物 |
| CN1843958A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-10-11 | 中山大学 | 球形载银有机气凝胶和炭气凝胶颗粒的制备方法 |
| CN101380596A (zh) * | 2008-02-03 | 2009-03-11 | 大连理工大学 | 无机盐为前驱物制备纳米复合材料的超临界流体沉积方法 |
| CN101649477A (zh) * | 2009-09-11 | 2010-02-17 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种金属碳气凝胶复合材料的制备方法 |
| CN102515143A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 天津鑫日新能源科技有限公司 | 一种纳米多孔碳气凝胶及其制备方法 |
| CN102908990A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-06 | 南京正森环保科技有限公司 | 一种载银活性炭的制备方法 |
| KR20150137345A (ko) * | 2014-05-29 | 2015-12-09 | 한국기계연구원 | 탄소 에어로겔, 그 제조방법, 이를 이용한 전극, 전자소자 및 이를 이용한 장치 |
| CN105053007A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 北京科技大学 | 一种新型高性能抗菌纳米纤维素碳气凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
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| 纳米银负载的炭气凝胶制备、结构及其抗菌性能研究;张淑婷;《博士学位论文》;20070702;摘要，第12-13页 |
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