一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极及其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极及其制备方法及其应用。

背景技术

过氧化氢是一种绿色环保的强氧化剂，已广泛应用于医疗、生活、工业及环境治理等领域。蒽醌法是目前主流的工业生产方法，其包括氢化、氧化、过氧化氢萃取及工作溶液净化循环等步骤，所需能耗高，步骤繁杂，易产生有害副产品。由于过氧化氢本身不稳定，运输和存储大量过氧化氢还存在安全隐患，而实际使用中一般只需要低浓度的过氧化氢即可。电化学合成法是一种通过电化学阴极表面的两电子氧还原反应合成过氧化氢的方法，因该方法能原位合成过氧化氢，成为近年来最具开发潜力的过氧化氢合成技术。

在电化学体系中，常见的阴极产过氧化氢模式有传统浸没式装置，即将电极置于溶液中，通过在电极周边曝气供氧，在电极表面将溶解氧转化为过氧化氢，但是受到水中溶氧的限制，过氧化氢的合成效果较差。

气体扩散电极指的是具有气液固三相反应界面并且具有催化剂催化三相界面处的薄膜参加电化学反应的一类多孔电极的总称，具有气体通过的气体孔道，也有能发生电化学反应的薄液膜，是目前广泛研究的阴极材料之一，有透气性能好以及气体扩散传质效率高等优点。在电化反应过程中，大部分气体通过气体扩散电极的气体孔道到达薄液膜处进行反应，大大提高了反应效率，进而提高了电化学反应的极限扩散电流密度。

目前，常见的气体扩散电极包括压合、超声以及涂覆型的三段式气体扩散电极，通过将具有催化作用的负载物超声、涂覆或压合于支撑层的表面上，其中，负载物包括催化剂粒子以及粘合剂。但是，由于三段式气体扩散电极的制备方法限制了催化剂的负载量，难以形成自支撑的活性材料层，往往需要额外提供导电支撑层来增强力学稳定性。这不仅会发生负载物与支撑层结合不紧实的问题，而且在使用的过程中易出现催化剂脱落或负载物中间缝隙出现水淹等现象，缩短了气体扩散电极的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的气体扩散电极负载量少、表面负载物容易脱落或负载物中间缝隙出现水淹的缺陷和现有浸没式装置存在受到水中溶氧的限制,电化学合成效果较差特异性问题，提供了一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极及其制备方法。

第一方面，本发明提供了一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法采用如下技术方案：

一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法，将碳系粉末、粘合剂和有机溶剂混合、浓缩制得前驱体，所述前驱体经浇铸压制得到块状物质，所述块状物质烘干后经退火处理得到一体化碳电极。

通过采用上述技术方案，将粘合剂与碳系粉末混合、凝结、压制以及退火制得一体化碳电极，该电极同时具有扩散和催化的功能；并且，制备得到的一体化碳电极呈块状，具有更高的机械强度，0.1-0.5拉伸率下应力为1-8Mpa，力学性能稳定，因此不需要再使用不锈钢网等作为支撑结构，一体化碳电极在使用的过程中，几乎无碳系粉末脱落流失的问题；现有的三段式如果催化剂负载太多太厚，催化层就会整块剥落，因此，这种电极表面只能负载一层薄的催化层，而一体化碳电极不存在催化剂剥落现象，可在产过氧化氢性能最佳范围内随意增加催化剂量，催化层体积也自然增加，进而具有更大的催化剂负载量，负载量可达到40-178mg/cm

优选的，所述块状物质的催化剂负载量为40～178mg/cm

原有的三段式电极由于制作工艺的限制，使得三段式电极只能负载一定量的催化剂，如果催化剂负载太多太厚，催化层就会整块剥落；而通过采用上述技术方案制备得到的一体化碳电极克服了制备工艺限制，增大了催化剂负载量，为电化学反应中反应物及生成物的快速扩散与迁移提供了更多反应场所。

优选的，所述退火处理的温度为300-350℃，时间为1.5-2h；

优选的，所述退火处理的温度为350℃，时间为2h。

通过采用上述技术方案，使用的退火温度在300-350℃之间，接近或靠近粘合剂的熔融温度，首先将块状物质加热至退火温度，粘合剂处于熔融状态，使得碳系粉末更好地与粘合剂结合在一起，接着缓慢降温，粘合剂高分子链之间重新形成作用力，使得粘合剂与碳系粉末形成的结构稳定，具有较佳的机械性能，粘合剂与碳系粉末结合更加紧密，减少了碳系粉末脱落的发生。

优选的，将所述碳系粉末和粘合剂加入有机溶剂中并超声混合均匀制得混合液，所述混合液浓缩制得前驱体，所述浓缩采用的加热温度为80-85℃，时间为0.5-1h；

优选的，所述前驱体浇铸到模具上，均匀压紧即为块状物质；所述块状物质经由烘干处理后再进行退火处理，所述烘干处理的温度为75-80℃，时间为8-10h。

通过采用上述技术方案，将碳系粉末以及粘合剂加入至有机溶剂中，对其进行超声得到均匀的混合液，有利于碳系粉末均匀地分布在一体化碳电极上，可提高一体化碳电极使用时电流的稳定性，进而提高一体化碳电极的催化性能；

并且对混合液进行加热浓缩挥发掉一部分的有机溶剂制得流动性较小的前驱体，有利于一体化碳电极的定型，且前驱体中仍含有一定量的有机溶剂；

将前驱体浇铸在模具上压紧制备得到块状物质，块状物质中的有机溶剂经烘干以及退火处理后挥发使得一体化碳电极表面和内部均产生微米孔，为氧气的高效传输提供场所。

任选的，所述碳系粉末选自导电碳黑、石墨、乙炔碳黑、碳纳米管、石墨烯、活性碳、碳60或富勒烯中的一种或多种；任选的，所述粘合剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或全氟磺酸型聚合物中的一种或多种；

任选的，所述碳系粉末与所述粘合剂的投入重量比为1：(1-5)；

任选的，所述有机溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇或正丁醇中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，碳系材料具有廉价、化学稳定、比表面积大以及导电性好等优点，是制备氧还原电极的首选材料，常见的碳系材料有导电碳黑、活性碳、乙炔黑、碳纳米管、石墨、石墨烯、碳60以及富勒烯等；碳系材料可催化氧还原反应，粘合剂能粘合碳系粉末，并使一体化碳电极具有一定的疏水性，利于氧气传输，由碳系粉末与粘合剂制成的一体化碳电极可用做电化学合成法制备过氧化氢的气体扩散阴极。

优选的，具体包括以下步骤：

S1、取一定量的所述催化剂粒子和所述粘合剂加入所述有机溶剂中，超声混合均匀得到混合液，加热搅拌所述混合液，混合液浓缩得到前驱体；

S2、将所述前驱体浇铸至模具上，压紧制得块状物质；

S3、对所述块状物质进行烘干以及退火处理，得到所述一体化碳电极。

第二方面，本申请提供了一种一体化碳电极采用如下技术方案：

一种一体化碳电极，通过上述任一所述的用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法制备得到。

通过采用上述技术方案，粘合剂通过退火处理力学性能得到了提高，碳系粉末与粘合剂混合形成的一体化碳电极具有较强的机械强度，无需再添加不锈钢网等支撑层；且粘合剂与碳系粉末之间结合紧密，可减少或消除现有的三段式气体扩散电极中出现的催化剂脱落的问题；一体化碳电极的催化剂的负载量高，其负载量可达到40～178mg/cm

第三方面，本发明提供的一种空气扩散装置采用以下技术方案：

一种空气扩散装置，使用上述任一所述的制备方法制备得到的一体化碳电极作为气体扩散阴极，或者上述所述的一体化碳电极作为气体扩散阴极。

通过采用上述技术方案，该空气扩散装置为能与一体化碳电极吻合高效产过氧化氢的空气扩散装置，无需曝气；并且，空气扩散装置易拆卸、无需考虑密封性和材料特异性问题；

将一体化碳电极作为气体扩散阴极应用于水平固定的空气扩散装置中，基于电极本身力学性能稳定置于电解液的液面上，一侧与空气接触，另一面与电解液接触，气体通过一体化碳电极内部孔道进入固-液反应位点，构成气、液、固三相反应界面，摆脱了水中溶氧的限制，无需曝气，能耗低，且过氧化氢的产率高，在50-200mA，中性条件下，过氧化氢电流效率可达到70％-95％。

第四方面，本申请提供一种上述任一所述的制备方法制备得到的一体化碳电极，或者上述所述的一体化碳电极，再或者上述所述的空气扩散装置在电化学合成领域中的应用。

有益效果：

(1)本发明中提供了一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法，碳系粉末、粘合剂与有机溶剂混合，经过压制、烘干以及退火处理等步骤，制备得到厚度在0.2-0.5cm的一体化碳电极，0.1-0.5拉伸率下的应力为1-8Mpa，机械强度较大，力学性能稳定，无需再使用不锈钢网等结构作为电极的支撑结构，且减少一体化碳电极在使用过程中出现催化剂粒子从一体化碳电极上脱落问题；

(2)本发明提供的一体化碳电极同时具有催化和扩散功能，一体化碳电极通过有机溶剂的自然蒸发在其表面及内部均产生孔道，为过氧化氢电合成提供更多的氧气量，氧气通过疏水孔道进入一体化碳电极中，在电极中的碳系粉末催化活性位点处发生氧还原反应；

(3)一体化碳电极的催化剂负载量可达到40～178mg/cm

(4)将一体化碳电极作为电化学反应体系中的气体扩散阴极应用于水平固定的空气扩散装置；在空气扩散装置中，一体化碳电极水平置于电解液的液面上，一侧与液面接触，另一侧与空气直接接触，构成水、气以及固三相反应界面，摆脱了水中溶氧的限制；一体化碳电极与空气扩散装置共同作用能高效电合成过氧化氢，在50-200mA，中性条件下，过氧化氢电流效率达到70-95％；同时，与现有的空气扩散装置相比，本发明中提供的空气扩散装置拆装方便、无需考虑密封性和材料特异性问题，具有更高的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1是本发明中实施例1提供的一体化碳电极的制备流程图；

图2是本发明中实施例1提供的一体化碳电极的外貌实体图；

图3是本发明中实施例1提供的一体化碳电极表面扫描电镜图像；

图4是本发明实施例14提供的空气扩散装置的示意图；

图5是实验例1中实施例1-3提供的一体化碳电极的力学性能图；

图6是实验例2中实施例1-3提供的一体化碳电极的线性伏安曲线图；

图7是实验例2中实施例2提供的一体化碳电极的六次循环实验结果图；

图8是实验例2中实施例1-3提供的一体化碳电极用于电合成过氧化氢中过氧化氢产量以及电流效率结果图；

图9是实验例2中实施例2以及对比例2提供的电极运用于电合成过氧化氢中过氧化氢以及电流效率结果图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。

本申请提供了一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法，将碳系粉末、粘合剂和有机溶剂混合、浓缩制得前驱体，所述前驱体经浇铸压制得到块状物质，所述块状物质经退火处理得到一体化碳电极。

在一个实施例中，所述块状物质的催化剂负载量为40～178mg/cm

本发明中，制备得到的一体化碳电极呈块状，粘合剂与粘合剂以及粘合剂与碳系粉末之间结合紧密，其机械强度较大，具有更好的力学稳定性，减少了一体化碳电极在使用过程中催化剂粒子从一体化碳电极上脱落的问题，延长了一体化碳电极的使用寿命；同时，制备得到的一体化碳电极同时具有催化和扩散的功能，气体进入一体化碳电极内通过微米孔进行扩散，并在碳系粉末的催化下发生还原反应。

本发明中，在一体化碳电极催化剂制备过程中能负载的催化剂量高，能为过氧化氢电合成提供更多的催化活性位点。

本发明中，在一体化碳电极制备的过程中引入有机溶剂，有机溶剂挥发后在一体化碳电极上形成微米孔，为氧气的高效传输提供了场所，并提高了一体化碳电极的气体负载量及氧气的吸附亲和力。

本发明中，使用疏水性高分子材料作为粘合剂，与碳系粉末以及有机溶剂混合，经一定的处理便可制得一体化碳电极，所能够选择的粘合剂材料、碳系材料及有机溶剂范围较广泛，该制备方法的适用范围较广。

在一个实施例中，所述退火处理的温度为300-350℃，时间为1.5-2h；

优选的，所述退火处理的温度为350℃，时间为2h。

本发明中，在250-350℃下对块状物质进行退火处理，重建粘合剂中大分子链与链之间的作用力，使得粘合剂形成具有较好力学性能的结构，且具有较大的机械强度，可作为一体化碳电极的支撑结构；并且，粘合剂与催化剂粒子结合紧密，减少了一体化碳电极在使用过程中出现催化剂粒子脱落的情况，延长了一体化碳电极使用寿命的效果；同时，在退火处理的过程中，块状物质中含有的有机溶剂进一步挥发，最终在一体化碳电极上形成孔径大小在0.09-0.14μm的微米孔，微米孔的分布较为均匀，一体化碳电极的孔隙率为37％-56％。

在一个实施例中，将所述碳系粉末和粘合剂加入有机溶剂中并超声混合均匀制得混合液，所述混合液浓缩制得前驱体，所述浓缩采用的加热温度为80-85℃，时间为0.5-1h。

在一个实施例中，将所述前驱体浇铸到模具上，均匀压紧即为块状物质；所述块状物质经由烘干处理后再进行退火处理，所述烘干处理的温度为75-80℃，时间为8-10h。

在一个实施例中，所述碳系粉末选自导电碳黑、石墨、乙炔碳黑、碳纳米管、石墨烯、活性碳、碳60或富勒烯中的一种或多种；

任选的，所述粘合剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或全氟磺酸型聚合物中的一种或多种；

任选的，所述碳系粉末与所述粘合剂的投入重量比为1：(1-5)；

任选的，所述有机溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇或正丁醇中的一种或多种。

本发明中，选择碳系粉末作为一体化碳电极的催化剂粒子，碳系粉末具有廉价、化学稳定、比表面积以及导电性能良好等优点，可作为氧还原电极的催化材料，应用于合成过氧化氢的电化学反应中。

本发明中，使用疏水性高分子材料聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或全氟磺酸型聚合物中的一种或多种作为粘合剂，并在其中加入碳系粉末，碳系粉末在粘结剂的粘合作用下，与粘合剂共同形成了一体化的气体扩散电极。

本发明中，调控碳系粉末以及粘合剂的投入重量比，当碳系粉末与粘合剂的投入重量比在1：(1-5)，且粘合剂的质量浓度为40-80％时，一体化碳电极上具有较多的催化位点以及较适宜的导电率，主要催化2e

本发明中，将碳系粉末和粘合剂通过超声混合均匀，并且加热浓缩得到前驱体，前驱体经过压制得到块状物质，块状物质通过烘干以及退火处理制得一体化碳电极，通过上述方法可制备得到一体化碳电极，厚度达到0.2-0.5cm，机械强度较大、力学性能稳定，在使用过程中出现碳系粉末脱落的可能小，在提高一体化碳电极的催化剂载量的同时，也延长了一体化碳电极的使用寿命。

在一个实施例中，具体包括以下步骤：

S1、取一定量的所述催化剂粒子和所述粘合剂加入所述有机溶剂中，超声混合均匀得到混合液，加热搅拌所述混合液，混合液浓缩得到前驱体；

S2、将所述前驱体浇铸至模具上，压紧制得块状物质；

S3、对所述块状物质进行烘干以及退火处理，得到所述一体化碳电极。

本申请提供了一种一体化碳电极，通过上述任一所述的用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法制备得到。

本发明中，所述一体化碳电极具有微米孔，所述微米孔的孔径为0.09-0.14μm，所述一体化碳电极的孔隙率为37％-56％。

本申请提供了一种空气扩散装置，使用上述任一所述的制备方法制备得到的一体化碳电极作为气体扩散阴极，或者使用上述所述的一体化碳电极作为气体扩散阴极。

本发明中，空气扩散装置为能与一体化碳电极吻合高效产过氧化氢的空气扩散装置，具有无需曝气、易拆卸、无需考虑密封性以及材料特异性问题等优点。

本申请提供了一种上述任一所述的制备方法制备得到的一体化碳电极，或者上述所述的一体化碳电极，再或者上述所述的空气扩散装置在电化学合成领域中的应用。

实施例1.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例中提供了一种一体化碳电极，其包括碳系粉末和粘合剂；其中，碳系粉末和粘合剂分别为导电碳黑和聚四氟乙烯，聚四氟乙烯与碳系粉末混合经一定处理形成一体化碳电极，一体化碳电极的内部以及表面上分散催化剂粒子及微米孔。

如图1所示，本实施例还提供了一种用于空气扩散装置产过氧化氢的一体化碳电极的制备方法，将导电碳黑与聚四氟乙烯按照1:3的质量比加入至有机溶剂得到混合液，混合液浓缩得到前驱体，前驱体经浇铸压制得到厚度为0.4cm的块状物质，最后对块状物质进行退火处理得到一体化碳电极，其中，有机溶剂为无水乙醇，一体化碳电极的催化剂负载量为171.4mg/cm

S1、称取1.2g导电碳黑和6g的60％聚四氟乙烯乳液，加入40mL的无水乙醇中，超声30min后，得到均匀的混合液；

S2、将混合液置于85℃的水浴锅中搅拌加热浓缩1h，直至团聚形成前驱体；

S3、将前驱体浇铸至含有不锈钢的板上，由实心不锈钢筒体压制得到块状物质；

S4、将块状物质置于80℃烘箱中保持10h，进行干燥；

S5、将经过干燥的块状物质置于350℃的马弗炉中退火处理2h，得到一体化碳电极。

图2和3分别为由上述制备方法制备得到的一体化碳电极的外貌实体图和表面扫描电镜图；由图3可知，一体化碳电极表面呈多孔结构，有利于电极表面两电子氧还原相关反应物的运输。

实施例2.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，导电碳黑和60％聚四氟乙烯乳剂的投入量分别为1.2g和2.0g，导电碳黑和聚四氟乙烯的投入质量比为1:1。

实施例3.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，导电碳黑和60％聚四氟乙烯乳液的投入量分别为1.2g和10g，导电碳黑和聚四氟乙烯的投入质量比为1:5。

实施例4.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，导电碳黑和60％聚四氟乙烯乳液的投入量为0.3g和1.5g，一体化碳电极的催化剂负载量为42.8mg/cm

实施例5.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，导电碳黑和60％聚四氟乙烯乳液的投入量为0.9g和4.5g，一体化碳电极的催化剂负载量为128.5mg/cm

实施例6.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，退火处理的温度为320℃，时间为1.5h。

实施例7.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，浓缩的加热温度为80℃，时间为0.5h。

实施例8.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，烘干的温度为75℃，时间为8h。

实施例9.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，催化剂粒子为活性碳，粘合剂为聚偏氟乙烯，且有机溶剂为异丙酮，活性碳和40％聚偏氟乙烯乳液的投入量分别为0.3g和2.25g。

实施例10一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，催化剂粒子为石墨和碳纳米管，有机溶剂为丙酮，且石墨、碳纳米管以及60％聚四氟乙烯乳液的投入量分别为0.15g、0.15g和2.5g。

实施例11.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，催化剂粒子为活性碳和石墨烯，活性碳、石墨烯以及60％聚四氟乙烯乳液的投入量分别为0.3g、0.6g以及7.5g。

实施例12.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，催化剂粒子为乙炔碳黑和碳60，有机溶剂为正丁醇，且乙炔碳黑、碳60以及60％全氟磺酸型乳液的投入量分别为0.3g、0.3g和3.0g。

实施例13.一种一体化碳电极及其制备方法

本实施例与实施例1的不同之处在于，催化剂粒子为富勒烯，有机溶剂为甲醇。

实施例14.一种空气扩散装置及其在生产过氧化氢中的应用

如图4所示，一种空气扩散装置包括电解池、阳极、阴极以及电源；阳极为金属氧化物电极，阴极为实施例1-13任一提供的一体化碳电极，阳极和阴极分别与电源的正负极连通，电解池内盛装有电解液，阳极浸没在电解液中且位于电解池中靠近池底的位置，阴极固定在电解液的液面上，且阴极的一面与空气接触，另一面与电解液接触。

进行过氧化氢合成时，使用Na

对比例1.一种气体扩散阴极及其制备

气体扩散阴极由扩散催化层和支撑层组成，制备具体包括以下步骤：

气体扩散阴极以碳纸作为支撑网架，向碳纸涂覆催化剂粒子以及粘合剂组成的混合物，其制备具体包括以下步骤：

(1)按照一定质量称取1.2g的导电碳黑、6.0g的60％聚四氟乙烯乳液，混合均匀，加入40mL乙醇，超声震荡30min分散均匀得到导电炭黑/粘结剂混合物；

(2)将上述导电炭黑/粘结剂混合物均匀超声、涂敷在碳纸表面得到前驱体；

(3)将前驱体置于80℃烘箱中保持10h，进行干燥；

(4)将经过干燥的前驱体置于350℃的马弗炉中退火处理2h，得到气体扩散电极。

对比例2.一种气体扩散阴极及其制备

气体扩散阴极以石墨毡作为支撑网架，向石墨毡超声、涂覆催化剂粒子以及粘合剂组成的混合物，其制备具体包括以下步骤：

(1)按照一定质量称取1.2g导电碳黑、6.0g的60％聚四氟乙烯乳液，混合均匀，加入40mL乙醇，超声震荡30min分散均匀得到导电炭黑/粘结剂混合物；

(2)将上述导电炭黑/粘结剂混合物均匀超声、涂敷在石墨毡毡表面得到前驱体；

(3)将前驱体置于80℃烘箱中保持10h，进行干燥；

(4)将经过干燥的前驱体置于350℃的马弗炉中退火处理2h，得到气体扩散阴极。

实验例1.电极的力学性能

使用YES-2000压机试验机对实施例1-3提供的电极进行力学性能测试，结果如图5所示，可以看出：当延伸率为50％时，实施例1、2以及3提供的一体化碳电极的最大应力随着聚四氟乙烯投加量增大而增大，其中，实施例3的最大应力达7.73MPa，说明实施例1-3所制备得到的一体化碳电极抗形变能力强，力学性能稳定。

实验例2.电极的电化学性能

使用CHI电化学工作站对实施例1-3提供的一体化碳电极的电化学性能进行表征，并探究实施例1-3提供的一体化碳电极以及对比例1-2提供的气体扩散阴极的产过氧化氢性能，实验结果如图6-9所示。

图6为实施例1-3提供的一体化碳电极的线性伏安曲线图，由图6可知，随着导电碳黑含量的增加，电流响应增大，说明当一体化碳电极的催化剂负载量越高，其导电性能越好，具有更多的反应活性位点。

将实施例1提供的一体化碳电极作为实施例14提供的空气扩散装置的阴极，连续运行6次，每次运行60min，实验结果如图7所示。由图7可知，在六次循环实验中，过氧化氢的产量保持在450mg/L，平均电流效率保持在80％，说明在六次循环实验中，产过氧化氢性能稳定。

将实施例1-3提供的一体化碳电极作为实施例14提供的空气扩散装置的阴极，钛及金属氧化物作为阳极，以Na

使用实施例1以及对比例1-2提供的电极作为气体扩散阴极，钛及金属氧化物作为阳极，以Na

由图9可知，CB-PTFE/CP为对比例1的气体扩散阴极，其电流效率约60％，H

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。