具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考说明书附图1和附图2，一种用于二氧化碳电解的电解池结构，包括一种用于二氧化碳电解的电解池，包括中空筒状多孔催化阴极1，保水层2，分离膜3和柱状多孔阳极4，所述中空筒状多孔催化阴极1内具有大量纵向孔道和横向孔道，且孔道内负载有金属催化位点，多孔催化阴极侧面的外表面疏水，所述中空筒状多孔催化阴极1材质为金属或导电非金属；较佳的，上述柱状多孔阳极4为圆柱形多孔阳极。其中，该柱状多孔阳极4位于该中空筒状多孔催化阴极1的中空结构内设置，且该柱状多孔阳极4的内外表面均布设有催化位点，进而提高反应活性面积，该柱状多孔阳极4材质为金属或导电非金属构成；上述分离膜3分布于中空筒状多孔催化阴极1和柱状多孔阳极4之间，其中，该柱状多孔阳极4和分离膜3之间放置有阳极液，中空筒状多孔催化阴极1和分离膜之间则放置有阴极液，其中，阳极液由环内底部进入电解池，并充分浸润阳极，并从圆环内顶部离开电解池；保水层2则设置于中空筒状多孔催化阴极1和分离膜3之间，该保水层2中含有阴极液，进而通过阴极横向孔道向中空筒状多孔催化阴极1传递气态水分子，当然，该保水层2也可容纳高于室温的阴极液，进而通过调控水温动态的调控阴极供给气态水的量，上述可控温的阴极液从底部进入电解池，从顶部离开电解池，并通过阴极横向孔道向阴极传递气态水分子，其中，该保水层的材质为无纺布、玻璃纤维纸、聚丙烯睛等耐酸碱的无机或有机材料。

进一步的，本发明的电解池还包括有气液分离器，该气液分离器能够在零下10至30摄氏度使用，进而可快速冷却分离来自阴极的出气中的液体。本发明的电解池用于二氧化碳电解时，气态二氧化碳从中空筒状多孔催化阴极1的底部进入，经过纵向孔道和横向孔道发生反应，混合着产物气，从中空筒状多孔催化阴极1的顶部离开，经过气液分离器后，可进行特定气体组分的收集与检测，也可返回阴极进行再次反应，液态产物滴落至催化阴极底部，离开阴极，可进行收集和检测。其中，上述气态二氧化碳可为纯且干燥的二氧化碳、纯且湿润的二氧化碳、含有惰性气体组分且干燥的二氧化碳或含有惰性气体组分且湿润的二氧化碳，其均能实现本发明二氧化碳电解的目的。本发明的电解池适用于在气相和液相中进行二氧化碳电解，其既可在常压或加压下使用，也可在常温或低于105摄氏度下的条件下使用。

本发明提出了一种廉价且提高电解性能的用于二氧化碳电解的电解池，在该电解池中，气体扩散组件为立体圆环多孔柱形，有丰富的纵向孔道，环外壁有疏水层，环体内部多孔结构中分布有催化位点，二氧化碳从纵向孔道进入气体扩散组件，并在催化位点处发生反应，从而保证了二氧化碳的大量供应，且与阴极液稳定分隔。

上述电解池结构能够利用金属材质进行阴阳极的制备，当然也能够利用导电非金属材质进行制备，以上述中空筒状多孔催化阴极1材质为导电非金属为例，所述中空筒状多孔催化阴极1为竹木基气体扩散催化电极能够取得良好的电性能。参照附图3，其中，该竹木基气体扩散催化电极的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将金属盐溶于水，将竹木材料充分浸入，取出后进行低温加热去除水，得竹木前驱体；较佳的，从金属盐溶液中取出竹木材料后除去浸渍后的竹木材料外表面的金属溶液残留，能够防止竹木材料外表面金属负载量过高。其中，所述催化电极中，竹木原料的厚度为1～4cm，厚度过低时，反应面积偏少，不利于电解电流增加；厚度过高时，横向传质速度将限制外侧区域的反应速度；此外，上述竹木原料可仅做横向切割形成中空环形柱状结构，也可继续纵向垂直切割形成厚片状结构，其结构均可用来作为本发明的竹木材料使用。

所述金属盐与竹木材料的添加质量比为1:1000～1:10，竹木浸渍金属盐溶液的时间为10min～12h；通过同时控制金属盐的添加量和浸渍时间，能够更精确地调控竹木生物质孔道内表面吸附金属盐的深度和数量。其中，所述金属盐中的金属物质选自金、钯、铂、铜、锌、锡、硒、铁、镍、钴，所述金属盐中的盐类物质则选择硝酸盐、氯盐、酸盐的其中一种，前述盐的水溶性较好，价格低廉。

浸渍后取出竹木将其先置于353～423K之间进行低温加热获得竹木前驱体材料，其低温加热的目的主要是去除多余的水份，使后续竹木材料的受热均匀。当反应温度过低时，竹木材料细胞中的水分残留太多，影响后续材料合成步骤；反应温度过高时，竹木材料已经开始碳化，不利于金属负载位置控制。

步骤二：将步骤一中所制备的竹木前驱体在氨气气氛下进行加热反应，得竹木基生物质材料。

所述加热反应的条件为：以2～10K/min的速率升温至523～673K之间，恒温反应10min～12h，再继续升温至873～1373K，并恒温10min～2h，再降温至室温。若加热速度过慢会增加反应耗时和能耗，加热速度过快会导致竹木前驱体材料内的孔道结构破坏严重，同时，若直接一次性升温至所需温度会导致金属尺寸不均匀，进而导致最终材料的催化活性和选择性受影响，因而加热反应条件的调节控制十分必要。

优选地，以2～10K/min的速率降温至573K，再自然冷却，降温至室温，在此条件下得到的催化电极孔道结构更完整。

步骤三：将步骤二所制得的竹木基生物质材料进行疏水化处理，得竹木基气体扩散催化电极。其中，所述疏水化处理除了能够利用溶液浸泡之外，疏水功能的添加也可以通过气相沉积或者刷涂法实现。

优选地，疏水化处理的材料选自聚四氟乙烯、膨体聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化聚乙烯、聚苯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可熔性聚四氟乙烯、全氟癸基三氯硅烷。

竹木基气体扩散催化电极包含竹木基生物质，金属或非金属催化活性成分和疏水成分，所述竹木基生物质内具有复数传质通道，所述金属的负载量为0.1％～5％，所述金属的尺寸为0.1～100nm，当金属负载量过低时，电流上限不足；当金属负载量过高时，则主要发生竞争性析氢。

上述应用例中中提供的竹木基气体扩散催化电极的制备方法简单、能够在常压下进行、原料来源丰富、易于规模化制备，具有广阔的应用前景，有助于解决目前面临的经济发展和生存环境的问题。此外，竹木基气体扩散催化电极利用竹木内的孔道结构并将其作为二氧化碳电化学还原反应的气体扩散层，可以实现供给气态CO₂和富集反应中间产物，从而实现大电流二氧化碳电解。上述应用例中中提供的竹木基气体扩散催化电极的材料主体源于竹木生物质，并进行表面功能化处理使其疏水，该气体扩散催化电极在电催化二氧化碳还原的反应中，能利用竹子所具有的多孔通道结构进行二氧化碳气体的充分传质，从而破除二氧化碳在水中溶解度低、传质慢的限制，还能基于限域孔道富集反应中间产物，其中，在所述电竹木基气体扩散催化电极的应用中，反应能够在水相或含水蒸气的气相中进行，二氧化碳的电解电流能够达到50～500mA/cm²。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。