[0001] 本发明属于功能材料领域，特别涉及一种改性碳纸基底及气体扩散电极。

[0002] 气体扩散电极(Gas diffusion electrode,GDE)是一种多孔膜电极，可以允许大量气体从电极一侧扩散并催化剂接触，而电解质溶液从电极的另一侧与催化剂连通电路，有效地构成固、液、气三相界面，有效地提高电解反应物的传质速率。常用的气体扩散电极是用具有疏水性高分子材料(如聚四氟乙烯等)作为电极材料的疏水剂，利用萘酚为粘结剂，疏水碳纸作为导电基底。其中疏水剂的使用在构建疏水界面，防止电极漏气漏液等方面具有重要的作用，其用料用量对电极性能有着重要的影响，用量过低时电极稳定性难以保证，用量过高时催化剂被覆盖，活性严重降低。

[0003] CN112875811A，该方法以钛基金属氧化物涂层作阳极，以金属网为基体，改性废旧轮胎炭及疏水改性剂(聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯)制电极催化层构建电催化氧化反应器并用于污水处理过程。该方法主要应用于废旧轮胎回收利用领域，改性废旧轮胎炭制备的电极性能与商用碳材料相比还有差距。一种2－乙基蒽醌改性气体扩散电极及其制备方法，CN101774666A，此发明通过将石墨化处理的Vulcan 72炭黑、异丙醇及聚四氟乙烯乳液调制成浆状，涂抹在疏水性碳布上作为气体扩散层，同时疏水性碳布也作为集流体；而后在气体扩散层的炭黑一侧上涂覆催化层，催化层是2‑乙基蒽醌、Vulcan 72炭黑、聚四氟乙烯乳液、异丙醇和去离子水混合溶液调制成的浆料。该方法利用石墨化处理的炭黑辅助聚四氟乙烯乳液对碳布及催化剂进行疏水改性，其处理过程包含高温退火步骤，催化剂的拓宽存在限制，同时聚四氟乙烯会对催化剂造成覆盖，影响电催化性能。

[0028] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0029] 实施例1

[0030] 将10mL去离子水、50mL乙醇混合，加入25％氨水将pH调节为7.8，超声分散20min后，在室温下以500r/min搅拌20min。接着加入3mL正硅酸乙酯，超声分散1h后，在35℃下500r/min搅拌6h，得到第一溶液。将100mg三羟甲基氨基甲烷与65mL去离子水充分混合，加入1mol/L浓盐酸调节pH为7.8，超声分散30min后,在室温下500r/min搅拌30min，得到Tris‑HCl缓冲液。将150mg盐酸多巴胺与50mL的Tris‑HCl溶液充分混合，超声5min，接着在室温下
500r/min搅拌12h，得到第二溶液。将第一溶液与第二溶液按体积比1.5mL:1mL进行混合，在
35℃下1500r/min搅拌12h，得到第三溶液。将70μL全氟辛基三甲基硅烷加入到第三溶液中，
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在35℃下1500r/min搅拌6h，随后超声30min，得到疏水剂。将疏水剂以5μL/cm 的旋涂于疏
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水碳纸上，烘干后以2mg/cm 旋涂商业铜纳米颗粒悬浊液，烘干，得到疏水改性的气体扩散电极。

[0031] 实施例2

[0032] 将10mL超纯水、60mL丙酮混合，加入28％氨水将pH调节为8，超声分散20min后，在15℃下以500r/min密封搅拌20min。接着加入3mL正硅酸乙酯，超声分散1h后，在15℃下
500r/min密封搅拌6h，得到第一溶液。将100mg三羟甲基氨基甲烷与80mL去离子水充分混合，加入1mol/L浓盐酸调节pH为7.8，超声分散30min后,在室温下600r/min搅拌30min，得到Tris‑HCl缓冲液。将150mg盐酸多巴胺与50mL的Tris‑HCl溶液充分混合，超声5min，接着在室温下600r/min搅拌12h，得到第二溶液。将第一溶液与第二溶液按体积比1.5mL:1mL进行混合，在15℃下1500r/min密封搅拌15h，得到第三溶液。将60μL全氟丁酸加入到第三溶液
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中，在15℃下密封搅拌8小时，随后超声40min，得到疏水剂。将疏水剂以5μL/cm的旋涂于疏
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水碳纸上，烘干后以2mg/cm 旋涂商业铜纳米颗粒悬浊液，烘干，得到疏水改性的气体扩散电极。

[0033] 对比例1

[0034] 将2mg/cm2铜催化剂悬浊液旋涂于疏水碳纸上，烘干，得到未疏水改性的气体扩散电极。分别将实施例1‑2和对比例1所制备的气体扩散电极于1mol/LKOH电解液中电解CO22000s，其电流‑时间曲线如图2所示。可见，利用生态无机纳米材料对碳纸进行疏水改性后制备的气体扩散电极在相同的电压下有更高的还原电流，对应有更高的电化学活性，说明疏水处理操作没有掩盖催化位点，同时其多孔网络结构允许气体扩散至催化剂界面，促进物质传输。且其电流大小基本不发生波动，对应更高的稳定性。而对比例中由于电极片发生漏水漏气现象，催化剂表面渗出的气泡遮盖活性位点，导致电流剧烈的波动，气泡也促进了催化剂的剥脱，总体电流随时间下降。