[發明專利]一種光電催化還原二氧化碳制備乙醇的方法

有效

• 申請號: 201710149289.7
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106906487B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 王英剛;周博;李小川;馬溶涵;殷實;李春妍
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04;C25B11/06;C25B9/00;C25D11/26
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

一種光電催化還原二氧化碳制備乙醇的方法，涉及一種制備乙醇的方法，該方法利用具有高光電催化特性的還原氧化石墨烯/二氧化鈦納米管復合材料作為光電催化反應電極，利用該復合材料的較強吸附性能吸附大氣中的二氧化碳并附著于該電極表面，以高純度鉑片作為負電極，以碳酸氫鈉水溶液作為電解液，采用恒壓直流電源提供所需電壓，采用紫外燈提供紫外線光照，將二氧化碳還原為清潔能源乙醇。本方法將大氣中的溫室氣體二氧化碳進行資源化利用；采用還原氧化石墨烯/二氧化鈦納米管復合材料可提高反應體系中二氧化碳的光電催化效率；多孔狀納米材料還原氧化石墨烯可以有效的吸附大氣中的二氧化碳氣體；采用紫外燈光照可有效促進光電催化反應，增加乙醇產量。

技術領域

本發明涉及一種制備乙醇的方法，特別是涉及一種光電催化還原二氧化碳制備乙醇的方法。

背景技術

能源危機和環境污染成為了二十一世紀人類發展道路上的主要障礙。隨著中國工業化的飛速發展，在國民經濟不斷增長的同時，工業尾氣的大量排放對于大氣環境的污染也呈現陡增趨勢，給人們的生產、生活帶來了諸多不便，近二十年來由于大量的化石染料燃燒排放的大量二氧化碳導致了全球變暖，冰川融化，海平面升高，氣候變化異常，嚴重影響了地球生物的正常生活，其中，海平面上升無情的吞噬了人類賴以生存的陸地，圖瓦盧全國僅剩一條馬路，多數沿海國家及地區的土地面積均呈現縮小態勢。因而，溫室效應的不利影響對人類的生存影響巨大。

由于化石燃料的大量使用，世界石油產量將在2020～2030年達到最高峰，這導致能源損耗過大，使得我們長期依賴的短時間無法再生的能源存在危機，由于我國的石油資源相對短缺，目前中國對進口石油的依存度已高達50%，可再生能源代替不可再生能源是解決這一能源問題最為有效的方法。乙醇由于其具有清潔、綠色、環保等特性得到了社會各界的廣泛認可，成為了一種應用較為廣泛的可再生清潔能源。

石墨烯是僅有一層原子厚度的二維蜂巢狀晶體，自2004 年被發現以來，因其獨特的結構和十分優異的機械性能、熱學性能、電學性能等，在化學、物理、生物醫學、材料科學等領域迅速掀起了研究熱潮，由于石墨烯材料表面還有較為豐富的集團，因而比較容易進行反應，石墨烯是由苯六元環構成的二維原子晶體，每個碳原子均為SP2雜化，并貢獻剩余的1個P軌道上的電子形成大π鍵，π電子可以自由移動，這賦予了石墨烯良好的導電性，因而石墨烯在光電催化領域中具有廣泛的應用前景。

TiO₂單晶電極可光分解水以來，半導體光電催化技術開始引起人們的極大關注。半導體二氧化鈦具有廉價、無毒、性能穩定、無二次污染等特點，且二氧化鈦可在常溫常壓下進行反應，在光降解大氣以及水中污染物方面具有廣闊的應用前景。最近研究發現，將石墨烯與半導體光催化材料復合能夠有效提高光催化還原二氧化碳的效率。

結合石墨烯及二氧化鈦在光電催化反應中存在的優點，本發明采用還原氧化石墨烯/納米二氧化鈦作為光催化劑在光電催化的條件下將二氧化碳轉化為乙醇，在有效降低大氣中二氧化碳濃度的基礎上，將溫室氣體二氧化碳轉化為可作能源進行利用的乙醇，以實現對二氧化碳的有效回收及資源化利用，做到變廢為寶，具有一定的研究價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光電催化還原二氧化碳制備乙醇的方法，本發明利用還原氧化石墨烯/二氧化鈦納米管復合材料，實現光電催化還原二氧化碳產乙醇的方法，該方法可有效的將二氧化碳轉換為乙醇等有機物。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種光電催化還原二氧化碳制備乙醇的方法，所述方法包括以下制備步驟：

1）采用陽極氧化法制備二氧化鈦納米管，以鈦片作為陽極以紫銅片作為陰極，配制HF0.2%wt的水溶液作為電解液，施加20V的外加電壓，反應30min后，將其置入程控箱式電爐中，進行500℃退火2h以制備二氧化鈦納米管；

2）采用改良后的Hummers濃堿水熱法，以分析純石墨粉作為原材料，制備具有高光電催化特性的還原氧化石墨烯；