利用废弃电路板电还原co2制合成燃料的方法技术领域

利用废电路板电还原CO2生产合成燃料的方法

技术

1.本发明涉及CO2电还原技术领域，具体涉及一种利用废电路板电还原CO2生产合成燃料的方法。

背景技术：

2.根据政府间气候变化专门委员会（ipcc）发布的一份报告，化石燃料的使用提供了人类80%以上的能源需求，化石燃料的使用排放了大量温室气体气体进入大气，大气中 56.6% 的 CO2 气体是由化石能源燃烧产生的。随着CO2等温室气体排放量的增加，引发了全球气候异常、海洋酸化等问题。为了解决上述两个问题，为了人类社会的可持续健康发展，可再生能源材料的开发和CO2气体的捕获与利用一直是近年来科学界最为关注的课题， CO2的电还原在CO2的转化利用中占有重要地位。举足轻重。

3.co2在不同种类的电极材料上具有完全不同的反应路径。 Co主要在ga电极上生成，在ni、fe、pt和ti表面的主要产物是h2，而cu是唯一能催化co2还原为c的物质

2+

类产物催化剂，使铜基材料在CO2电还原反应中占有独特的地位。然而，现有技术中，铜基材料在CO2电还原反应中的应用存在成本高、制备不便等问题。

技术实施要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种利用废电路板电还原CO2生产合成燃料的方法，以提高产品价值，降低成本。 CO2电还原反应的正极材料。

5.本发明采用的技术方案如下：

6.一种利用废电路板电还原CO2生产合成燃料的方法，对废电路板进行预处理以暴露金属活性位点；在池中进行 CO2 的电还原以生产合成燃料。

7.进一步的技术解决方案是：

8.废电路板为铜基废电路板，金属活性位点包括铜。

9.铜基废电路板内部电流通道是否光滑，有内部电流通道的铜基废电路板直接作为阴极，铜基废电路板，内部电流通道不光滑，用复写纸做阴极。

10.将预处理后的废电路板作为阴极，在电解池中电还原CO2制备合成燃料，包括：

11.将预处理后的废电路板作为阴极，放入阴极液中；

12.密封电解槽，将CO2通入阴极，使电解液预饱和，激活工作电极；

13.活化完成后，不断通入CO2进行恒电位电解，得到合成燃料。

14.阴极液为nahco3溶液和nacl溶液中的一种，电解质溶液的浓度为0.5～3mol/l。

15. 电解液用 CO2 预饱和到阴极的时间为 30 到 40 分钟。

16.恒电位电解电位值为-2.0～-1.5v，电解时间90～120min。

17.所述废电路板预处理包括在乙醇和水的混合溶液中清洗，以及使用超声波辅助清洗。

18.上述废电路板预处理还包括用稀酸酸洗，稀酸浓度0.5～6mol/l，酸洗时间5～30min。

19.稀酸包括稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、稀氢氟酸中的一种或几种。

20.本发明的有益效果如下：

21.本发明利用废旧电路板本身的导电性电解还原水生成器电路，经过简单的设计改造，即可作为电极使用，放入电解槽中进行电极催化，简单易行。方便，产品价值高。废电路板的平均价格为15元/公斤。利用废电路板还原CO2成本低廉，同时实现了废旧资源的再利用。

22.本发明为电化学还原CO2提供了一种新思路，基本上所有的电路板都可以通过电还原CO2进行少量处理。

23.由于废电路板，尤其是铜基电路板中铜的比例较大，铜基催化剂制备多碳产品（c

2+

) 在具有独特效果的同时，还可与其他金属，如铁、锡、镍等，共同促进CO2的还原，得到单碳和多碳产品。

24.废电路板上的铜、铁、锡、镍等金属用作催化剂。在减少co2的过程中，不会有自身的损失，也不会影响废电路板上的贵金属和稀有金属。金属的提炼和回收对电路板的后续加工影响不大。

25.本发明的其他特征和优点将在下面的描述中阐明，并且部分地从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来了解。

具体实现方法

26. 下面对本发明的具体实施方式进行说明。

27.废电路板是以高分子聚合物（树脂）、玻璃纤维或牛皮纸、高纯铜箔和印刷元件为主要成分的复合材料，电路板中金属含量占约50%，仅含铜20%，此外还有少量贵金属和稀有金属。报废的铜基线路板含铜量较高，且大部分裸露在表面，线路板按一定的线路具有导电性。因此，在利用废电路板电还原CO2生产合成燃料的方法中，将废电路板作为反应电极，将电路板上的铜、锡、铁、镍等金属作为反应电极。助催化剂电还原CO2得到ch4、co等合成燃料及多碳产品，实现废弃物的再利用，绿色环保。

28.具体实现时，废电路板需要进行预处理，露出金属活性位点：然后将预处理后的废电路板作为阴极，在电解槽中电还原CO2，生产合成燃料。

29.废电路板优选为铜基电路板，金属活性位点包括铜。

30.具体实现时，铜基废电路板内部电流通道是否光滑，内部电流通道铜基废电路板直接作为阴极，而且内部电流通道的铜基废电路板不光滑。废电路板经复写纸辅助后用作阴极。

31.下面结合具体实例对本技术利用废旧电路板电还原CO2生产合成燃料的方法进行进一步说明。

32.其中，例6到例8、例14到例16、例22到例24描述了使用内部电流通道阻塞铜基废料电路板在复写纸的辅助下作为阴极电极的一个实施例。剩下的

本实施例描述的是直接使用内部电流通道通畅的铜基废旧电路板作为阴极的实施例。

33.示例 1

34.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀盐酸溶液对电路板表面进行预处理30 分钟以暴露铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。将预处理后的废铜基电路板放入含0.5mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和30min，继续通入CO2，采用恒电位电解的方法，在- < @1.5(v vs. rhe) 电催化 CO2 还原 120 min，通过 gc 和 1h-nmr 测定 CO2 电还原产物。结果为：单碳产品的法拉第效率为17.63%，多碳产品的法拉第效率为1.20%。

35.示例 2

36.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀硫酸溶液对电路板表面进行预处理30 分钟以暴露铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。将预处理后的废铜基电路板放入含0.5mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和30min，继续通入CO2，采用恒电位电解的方法，在电催化在 1.6(v vs.rhe) 电压条件下 CO2 还原 120 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为34.18%，多碳产品的法拉第效率为4.46%。

37.示例 3

38.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀硝酸溶液预处理电路板表面30min露出铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。将预处理后的废铜基电路板放入含0.5mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和30min，继续通入CO2，采用恒电位电解的方法，在- < @1.7(v vs. rhe) 电催化 CO2 还原 120 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为42.89%，多碳产品的法拉第效率为8.07%。

39.示例 4

40.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l的稀氢氟酸溶液对电路板表面进行预处理30分钟露出铜基电路板，用去离子水冲洗干净，晾干备用。将预处理后的废铜基电路板放入含0.5mol/lnahco3用CO2预饱和的h型电解槽中30min，继续通入CO2采用恒电位电解的方法，在-<电催化在@1.8(v vs. rhe)电压条件下CO2还原120分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产物的法拉第效率为46.19%，多碳产物的法拉第效率为14.73%。

41.示例 5

42.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀盐酸溶液对电路板表面进行预处理30 分钟以暴露铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。将预处理后的废铜基电路板放入含0.5mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和30min，继续通入CO2，采用恒电位电解的方法，在- < @1.9 (v vs. rhe) 电催化 CO2 还原 120 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产物的法拉第效率为48.95%，多碳产物的法拉第效率为16.0l%。

43.示例 6

44.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀盐酸溶液对电路板表面进行预处理30 分钟以暴露铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。经过上述预处理

电路板

沿厚度方向纵向裁切，裁切出与电路板尺寸相同的复写纸，以含银环氧树脂导电胶为粘合剂，将复写纸与电路板粘合被切割，然后烘烤。干燥后用去离子水冲洗4-5次。将覆有碳纸的废铜基电路板放入已用CO2预饱和30min的含0.5mol/l NaCl的h型电解槽中，继续通入CO2，采用恒流法电位电解，在 -1.8 (v vs. rhe) 电压条件下进行电催化 CO2 还原 120 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为23.94%，多碳产品的法拉第效率为3.75%。

45.示例 7

46.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀盐酸溶液对电路板表面进行预处理30 分钟以暴露铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。将预处理后的电路板沿厚度方向纵向切割，切割与电路板尺寸相同的复写纸，以含银环氧树脂导电胶为粘合剂，将复写纸粘合到待切割的电路板上。 , 干燥后用去离子水冲洗 4 到 5 次。

47.将用复写纸粘合的废铜基电路板放入含0.5mol/l nacl的h型电解槽，用CO2预饱和30min，在-1.9(v vs.rhe)电压条件下，恒电位电解对CO2进行电催化120 min。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为17.90%，多碳产品的法拉第效率为2.95%。

48.示例 8

49.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用0.5mol/l稀盐酸溶液对电路板表面进行预处理30 分钟以暴露铜基表面。使用前用去离子水冲洗并干燥。将预处理后的电路板沿厚度方向纵向切割，切割与电路板尺寸相同的复写纸，以含银环氧树脂导电胶为粘合剂，将复写纸粘合到待切割的电路板上。 ，干燥后用去离子水漂洗4～5次，制得碳纸粘合的废铜基废弃电路板催化电极。

50.将用复写纸粘合的废铜基电路板放入含0.5mol/l nacl并用CO2预饱和30min的h型电解槽中，在-2.0(v vs. rhe)电压条件下，恒电位电解对CO2进行电催化120 min。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为10.67%，多碳产品的法拉第效率为1.73%。

51.示例 9

52.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用3mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面20分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

53.将预处理后的废铜基电路板放入含2mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和35min，继续通入CO2，采用恒电位电解法，电催化在 -1.5(v vs. rhe) 电压条件下 CO2 还原 105 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为19.43%，多碳产品的法拉第效率为2.17%。

54.示例 10

55.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用3mol/l稀硫酸溶液预处理电路板表面20分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

56.将预处理后的废铜基电路板放入含2mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和35min，继续通入CO2，采用恒电位电解法，电催化在 -1.6(v vs. rhe) 电压条件下 CO2 还原 105 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为27.16%，多碳产品的法拉第效率为5.63%。

恢复 105 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产物的法拉第效率为25.99%，多碳产物的法拉第效率为6.38%。

74.示例 16

75.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用3mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面20分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

76.将上述预处理过的电路板沿厚度方向纵向剪开，剪出与电路板尺寸相同的复写纸，用含银环氧树脂导电胶做粘合剂，将纸粘合到正在切割的电路板，干燥后用去离子水冲洗4-5次。

77.将用碳纸粘合的废铜基电路板放入含2mol/lnacl的h型电解槽中，用CO2预饱和35min，继续通入CO2，采用恒电位电解法, 在 -2.0(v vs. rhe) 电压条件下电催化 CO2 还原 105 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为19.63%，多碳产品的法拉第效率为3.34%。

78.示例 17

79.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废铜基电路板，然后用6mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

80.将预处理后的废铜基电路板放入含3mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和40min，继续通入CO2，采用恒电位电解。方法，在-1.5(v vs. rhe)电压条件下电催化CO2还原90 min。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为21.55%，多碳产品的法拉第效率为3.43%。

81.示例 18

82.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用6mol/l稀硫酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

83.将预处理后的废铜基电路板放入含3mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和40min，继续通入CO2，采用恒电位电解法，电催化在 -1.6(v vs. rhe) 电压下减少 CO2 90 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为28.11%，多碳产品的法拉第效率为5.99%。

84.示例 19

85.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板电解还原水生成器电路，然后用6mol/l稀硝酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

86.将预处理后的废铜基电路板放入含3mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和40min，继续通入CO2，采用恒电位电解法，电催化在 -1.7(v vs. rhe) 电压条件下将 CO2 还原 90 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产物的法拉第效率为37.46%，多碳产物的法拉第效率为10.88%。

87.示例 20

88.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用6mol/l稀氢氟酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，去离子水漂洗后干燥。

89.将预处理后的废铜基电路板放入含3mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和40min，继续通入CO2，采用恒电位电解法，电催化在 -1.8 (v vs. rhe) 电压下减少 CO2 90 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果是：一碳产品的法拉第效率为

46.33%，多碳产物的法拉第效率为20.02%。

90.示例 21

91.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用6mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

92.将预处理后的废铜基电路板放入含3mol/l Nahco3的h型电解槽中，用CO2预饱和40min，继续通入CO2，采用恒电位电解法，电催化在 -1.9 (v vs. rhe) 电压下减少 CO2 90 分钟。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为52.09%，多碳产品的法拉第效率为23.01%。

93.示例 22

94.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废铜基电路板，然后用6mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

95.将上述预处理过的电路板沿厚度方向纵向剪开，剪出与电路板尺寸相同的复写纸，用含银环氧树脂导电胶作粘合剂，将纸粘合到正在切割的电路板，干燥后用去离子水冲洗4-5次。

96.将用碳纸粘合的废铜基电路板放入含3mol/lnacl的h型电解槽中，用CO2预饱和40min，连续通入CO2，采用恒电位电解法，在-1.8(v vs. rhe)电压条件下电催化CO2还原90 min。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为33.56%，多碳产品的法拉第效率为9.99%。

97.示例 23

98.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用6mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

99.将上述预处理过的电路板沿厚度方向纵向剪开，剪出与电路板尺寸相同的复写纸，用含银环氧树脂导电胶做粘合剂，将纸粘合到正在切割的电路板，干燥后用去离子水冲洗4-5次。

100.将用碳纸粘合的废铜基电路板放入已用CO2预饱和40min的含3mol/l NaCl的H型电解槽中，连续通入CO2并用恒电位电解法，在-1.9(v vs.rhe)电压条件下电催化CO2还原90min。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产物的法拉第效率为28.11%，多碳产物的法拉第效率为7.56%。

101.示例 24

102.首先用乙醇/水混合溶剂清洗废弃的铜基电路板，然后用6mol/l稀盐酸溶液预处理电路板表面5分钟露出铜基表面，用去离子水冲洗干净，晾干备用。

103.将上述预处理过的电路板沿厚度方向纵向剪下，剪出与电路板尺寸相同的复写纸，用含银环氧树脂导电胶作为粘合剂，将纸粘合到正在切割的电路板，干燥后用去离子水冲洗4-5次。

104.将用复写纸粘合的废铜基电路板放入已用CO2预饱和40min的含3mol/l NaCl的h型电解槽中，连续通入CO2并使用a恒电位电解法，在-2.0(v vs.rhe)电压条件下电催化CO2还原90min。产物组成通过gc和1h-nmr测定。结果为：单碳产品的法拉第效率为20.09%，多碳产品的法拉第效率为4.45%。

105.本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不一定是

为了限制本发明，虽然已经结合上述实施例对本发明进行了详细描述，但是本领域技术人员仍然可以对上述实施例中描述的技术方案进行修改，或者对部分技术进行修改。解决方案。特征被替换为等价物。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。