基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法

1.本发明属于二氧化碳催化还原技术领域，具体涉及一种基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法。
技术背景
2.将二氧化碳还原成可燃气体，对于低碳经济和环境保护具有重要意义。但迄今人类尚缺少高效易行的方案，大量的二氧化碳只能收集埋入地下。以二氧化钛光催化为例，虽然它在紫外光的辐照下可将二氧化碳和水的混合物转化成甲烷、甲醇和一氧化碳的混合物，实现二氧化碳还原，但二氧化钛光催化材料只能吸收阳光中的紫外线，造成转化效率很低，不实用。


技术实现要素：

3.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，通过半导体粉料的摩擦催化效应，使水溶液中的二氧化碳发生系列还原反应生成一氧化碳和甲烷。
4.本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
5.本发明提供一种基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：在溶解有二氧化碳的溶液中，加入具有摩擦催化性能的半导体粉料和有机摩擦材料，使半导体粉料和有机摩擦材料相互摩擦，将溶液中的二氧化碳还原成一氧化碳和甲烷。
6.本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，还可以具有以下特征：采用的所述半导体粉料为氧化物半导体粉料或者非氧化物半导体粉料。
7.本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，还可以具有以下特征：摩擦介质为：有机摩擦材料为表面包覆有高分子材料涂层的磁子或者颗粒物。
8.本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，还可以具有以下特征：高分子材料涂层为特氟龙涂层。
9.本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，还可以具有以下特征：操作温度为室温。
10.本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，还可以具有以下特征：溶解有二氧化碳的溶液为氯化钠溶液。
11.发明的作用与效果
12.本发明首次实现了将机械能用于二氧化碳的还原上，在溶解有二氧化碳的水溶液中，加入具有摩擦催化性能的半导体粉料，然后使其与一些有机材料，例如加入一些具有特氟龙表面(或者其他高分子材料涂层)的磁子进行磁力搅拌，通过氧化物半导体粉料与特氟龙(或者其他高分子材料涂层)之间的摩擦即可以使溶液中的二氧化碳高效地被还原为甲烷和一氧化碳，为二氧化碳的还原提供了一种全新的方案。
具体实施方式
13.以下对本发明涉及的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法的具体实施方案进行详细地说明。
14.《实施例一》
15.本实施例一所提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法包括如下内容：
16.以市售的100ml平底石英反应器为反应容器，加入市售的p25(二氧化钛纳米粉)500毫克，加入50毫升的氯化钠溶液(浓度为0.1mol/l)。在该容器中加入由四只具有特氟龙表面的磁力搅拌棒粘结在一起形成的磁力搅拌排，并充入高纯二氧化碳气体(99.999％)鼓泡5分钟，最后用夹具将整个装置密封，以每分钟500转的速度进行磁力搅拌，期间遮光，恒定室温25℃。定时抽取容器中的气体样本，通过气相色谱来测量样本中还原性气体的浓度。结果表明，经过24小时的搅拌，甲烷浓度为1.54ppm，一氧化碳浓度为7.13ppm。
17.《实施例二》
18.本实施例二所提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法包括如下内容：
19.以市售的100ml平底石英反应器为反应容器，加入市售的二氧化钛微米粉500毫克，加入50毫升的氯化钠溶液(浓度为0.1mol/l)。在烧杯中加入由四只具有特氟龙表面的磁力搅拌棒粘结在一起形成的磁力搅拌排，并充入高纯二氧化碳气体(99.999％)鼓泡5分钟，最后用夹具将整个装置密封。以每分钟500转的速度进行磁力搅拌，期间遮光，恒定室温25℃。定时抽取容器中的气体样本，通过气相色谱来测量样本中还原性气体的浓度。结果表明，经过24小时的搅拌，甲烷浓度为2.20ppm，一氧化碳浓度为3.27ppm。
20.《实施例三》
21.本实施例三所提供的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法包括如下内容：
22.以市售的100ml平底石英反应器为反应容器，加入市售的二氧化钛微米粉1000毫克，加入50毫升的氯化钠溶液(浓度为0.1mol/l)。在该容器中加入由四只具有特氟龙表面的磁力搅拌棒粘结在一起形成的磁力搅拌排，并充入高纯二氧化碳气体(99.999％)鼓泡5分钟，最后用夹具将整个装置密封，以每分钟500转的速度进行磁力搅拌，期间遮光，恒定室温25℃。定时抽取容器中的气体样本，通过气相色谱来测量样本中还原性气体的浓度。结果表明，经过24小时的搅拌，甲烷浓度为2.16ppm，一氧化碳浓度为4.9ppm。
23.以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。


技术特征：
1.一种基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：在溶解有二氧化碳的溶液中，加入具有摩擦催化性能的半导体粉料和有机摩擦材料，使半导体粉料和有机摩擦材料相互摩擦，将溶液中的二氧化碳还原成一氧化碳和甲烷。2.根据权利要求1所述的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：其中，采用的所述半导体粉料为：氧化物半导体粉料，或者非氧化物半导体粉料。3.根据权利要求1所述的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：其中，所述有机摩擦材料为表面包覆有高分子材料涂层的磁子或者颗粒物。4.根据权利要求3所述的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：其中，所述高分子材料涂层材质为特氟龙涂层。5.根据权利要求1所述的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：其中，操作温度为室温。6.根据权利要求1所述的基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：其中，所述溶解有二氧化碳的溶液为氯化钠溶液。

技术总结
本发明提供了一种基于半导体粉料摩擦催化的二氧化碳还原方法，其特征在于：在溶解有二氧化碳的溶液中，加入具有摩擦催化性能的半导体粉料和有机摩擦材料，使半导体粉料和有机摩擦材料相互摩擦，将溶液中的二氧化碳还原成一氧化碳和甲烷。本发明首次实现了将机械能用于二氧化碳的还原上，在溶解有二氧化碳的水溶液中，加入具有摩擦催化性能的半导体粉料，然后加入一些有机材料，例如加入较多的具有特氟龙表面(或者其他高分子材料涂层)的磁子进行磁力搅拌，通过氧化物半导体粉料与特氟龙(或者其他高分子材料涂层)之间的摩擦即可以使溶液中的二氧化碳高效地被还原为甲烷和一氧化碳，为二氧化碳的还原提供了一种全新的方案。为二氧化碳的还原提供了一种全新的方案。


技术研发人员：陈万平 李鹏程 肖湘衡 唐重阳
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2020.11.19
技术公布日：2022/5/31