用于天然气的CO2还原为CO的方法

本发明涉及的是一种气体催化剂领域的技术，具体是一种用于天然气的co2还原为co的方法。

背景技术：

1、天然气在使用前需要先将其中的co2分离出来。目前，传统处理方法为甲基二乙醇胺(mdea)吸附、脱附脱碳技术，但是该方法存在流程长，需要温度调节，有机溶剂消耗量大，且co2直接排放未有效净化受到碳排放限制的问题。但净化天然气中co2，并电催化还原co技术尚存在诸多不足：co2还原反应动力学性能较差、反应的过电位较大、对电能的利用率较低、工作电极的稳定性不够等等。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术采用的催化剂的载体不具有疏水通气结构、传质慢的不足，提出一种用于天然气的co2还原为co的方法，能够选择性、快速、高效的将co2还原为co，并广泛应用于天然气中co2杂质气体的还原处理。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种用于天然气的co2还原为co的方法，采用酞菁钴/聚四氟乙烯修饰碳纸作为阴极、ag-agcl作为参比电极、pt作为对电极、碳酸氢钾溶液作为电解质，配置得到三电极体系的气体扩散电化学反应器；通过恒电位仪在阴极和对电极之间施加偏电压后，使得输入的co2气体接触阴极并催化还原生成co。

4、所述的阴极，通过以下方式制备得到：将酞菁钴、石墨粉、nafion溶液和苯酚依次分散在同一无水乙醇溶液中得到酞菁钴催化剂油墨并喷涂于载体一侧，将聚四氟乙烯溶液喷涂于载体另一侧后得到。

5、所述的酞菁钴催化剂油墨中酞菁钴、石墨粉、nafion溶液和苯酚的浓度依次为：2-6mmol/l、0.1-0.3mol/l、3-7wt％、0.5-1mol/l。

6、所述的聚四氟乙烯溶液为浓度为2-10wt％的水溶液。

7、所述的分散，优选为将溶液搅拌1小时后再超声处理1小时。

8、所述的喷涂，酞菁钴的负载量为2-5mg/cm2。

9、所述的电解质中，碳酸氢钾溶液的浓度为0.5～1mol/l；

10、所述的偏电压为0.3～1.8v。

11、技术效果

12、本发明以碳纸作为阴极基底，利用其导电性优良，电子传输迅速，且孔隙丰富的特点，有利于co2气体扩散到溶液中进行反应；在碳纸上负载聚四氟乙烯实现单面的疏水结构，有利于气体扩散的同时阻止电解质的析出；酞菁钴具有电子活性中心，有利于电子传递到co2，并选择性实现两电子还原。上述原因共同加快co2还原为co的过程，提升选择性和产率。

技术特征：

1.一种用于天然气的co2还原为co的方法，其特征在于，采用酞菁钴/聚四氟乙烯修饰碳纸作为阴极、ag-agcl作为参比电极、pt作为对电极、碳酸氢钾溶液作为电解质，配置得到三电极体系的气体扩散电化学反应器；通过恒电位仪在阴极和对电极之间施加偏电压后，使得输入的co2气体接触阴极并催化还原生成co。

2.根据权利要求1所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的阴极，通过以下方式制备得到：将酞菁钴、石墨粉、nafion溶液和苯酚依次分散在同一无水乙醇溶液中得到酞菁钴催化剂油墨并喷涂于载体一侧，将聚四氟乙烯溶液喷涂于载体另一侧后得到。

3.根据权利要求2所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的酞菁钴催化剂油墨中酞菁钴、石墨粉、nafion溶液和苯酚的浓度依次为：2-6mmol/l、0.1-0.3mol/l、3-7wt％、0.5-1mol/l。

4.根据权利要求2所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的聚四氟乙烯溶液为浓度为2-10wt％的水溶液。

5.根据权利要求2所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的分散，为将溶液搅拌1小时后再超声处理1小时。

6.根据权利要求2所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的喷涂，酞菁钴的负载量为2-5mg/cm2。

7.根据权利要求2所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的电解质中，碳酸氢钾溶液的浓度为0.5～1mol/l。

8.根据权利要求2所述的用于天然气的co2还原为co的方法，其特征是，所述的偏电压为0.3～1.8v。

技术总结
一种用于天然气的CO<subgt;2</subgt;还原为CO的方法，采用酞菁钴/聚四氟乙烯修饰碳纸作为阴极、Ag‑AgCl作为参比电极、Pt作为对电极、碳酸氢钾溶液作为电解质，配置得到三电极体系的气体扩散电化学反应器；通过恒电位仪在阴极和对电极之间施加偏电压后，使得输入的CO<subgt;2</subgt;气体接触阴极并催化还原生成CO。本发明能够选择性、快速、高效的将CO<subgt;2</subgt;还原为CO，并广泛应用于天然气中CO<subgt;2</subgt;杂质气体的还原处理。

技术研发人员：白晶,周保学,李金花,崔涵博
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13