一种将二氧化碳转化为有机化合物的方法

摘要

本发明公开了一种将二氧化碳转化为有机化合物的方法，将二氧化碳在离子液体中发生电化学还原反应，在电解池中加入离子液体，阴极一侧通入二氧化碳，阳极一侧通入氢气，氢气在阳极上被氧化，二氧化碳和H+在阴极上发生电化学还原反应，生成甲醇、甲酸、甲烷和甲醛等有机化合物，离子液体的结构式为：R1、R2：H、C1-C5的烃基X：PF6-、BF4-由于本发明具有原料廉价易得，生产成本低，工艺简单，适宜工业化生产等优点，因此具有很强的市场竞争能力和推广应用价值。

权利要求

1.一种将二氧化碳转化为有机化合物的方法，其特征在于：在电解池中加入离子液+体，阴极一侧通入二氧化碳，阳极一侧通入氢气，氢气在阳极上被氧化，二氧化碳和H 在阴极上发生电化学还原反应，生成有机化合物，所述离子液体的结构式为：

R1、R2：H、C1-C5的烃基X：PF6-、BF4-

所述的有机化合物为甲醇、甲酸、甲烷和甲醛。

说明书

一种将二氧化碳转化为有机化合物的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及将二氧化碳经电化学氢化还原反应转化为有机化合物，实现二氧化碳资源化。背景技术：

[0002] 以二氧化碳为原料制备有机化合物的方法主要有两种：高压催化氢化法和电化学氢化还原法。高压催化氢化法需要在高温高压并有催化剂存在的条件下才能进行，反应过程中需要消耗大量的能量和动力，由于大规模廉价制氢技术目前尚未得到解决，加之催化剂的性能较低，因此利用这个反应大规模生产甲醇在短期内很难实现。电化学氢化还原法是将二氧化碳转化为有机化合物的另一条重要途径，其中涉及到一项关键性的技术问题：选择电化学介质体系。离子液体具有很高的电导率和离子迁移率，二氧化碳在离子液体中具有很高的溶解度，因此在离子液体中进行二氧化碳的电化学还原具有很好的发展前景。
具有双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子的离子液体对二氧化碳具有很强的亲和力，但含有双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子的离子液体非常昂贵，因此探索低成本离子液体和相应的电化学反应装置在二氧化碳电化还原制备有机物方面具有重要意义。

发明内容

[0003] 本发明采用的离子液体结构式为：

[0004]

[0005] R1、R2：H、C1-C5的烃基- -

[0006] X：PF6、BF4

[0007] 电化学反应装置如图1所示：在电解池中加入离子液体，阴极一侧通入二氧化碳，+阳极一侧通入氢气，氢气在阳极上被氧化，二氧化碳和H 在阴极上发生电化学还原反应，生成甲醇、甲酸、甲烷和甲醛等反应产物。

[0008] 本发明与现有技术相比具有如下优点或积极效果：

[0009] 1、与含有双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子的离子液体相比，上述离子液体价格更低。

[0010] 2、电化学反应装置更简单，操作更方便。

[0011] 3、上述离子液体具有电导率高、挥发性低和毒性小的优点。

[0012] 4、二氧化碳在上述离子液体中具有较高的溶解度，因此二氧化碳电还原反应效率高。

[0013] 图面说明

[0014] 图1为本发明二氧化碳电化学反应装置示意图。图1中，1为氢气，2为阳极，3为二氧化碳，4为阴极，5为离子液体。

具体实施方式

[0015] 下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。

[0016] 如图1所示，在一个“U”形电解池中加入离子液体，阴极一侧通入二氧化碳，阳极+一侧通入氢气，氢气在阳极上被氧化，二氧化碳和H 在阴极上发生电化学还原反应，生成甲醇、甲酸、甲烷和甲醛等反应产物，电化学反应装置的结构可表示为：

[0017] H2(g)，Pt|离子液体|Pt，CO2，CH3OH

[0018] 电极反应方程式为：

[0019] 阳极：3H2→6H++6e

[0020] 阴极：CO2+6H++6e→CH3OH+H2O

[0021] 本发明采用的离子液体结构式为：

[0022]

[0023] R1、R2：H、C1-C5的烃基

[0024] X：PF6-、BF4-