[发明专利]二氧化碳还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳还原方法。

背景技术

现有技术中普遍采用半导体材料的光触媒进行二氧化碳还原反应，但是，只靠对光触媒材料进行光照，不依靠外电压，生成氧气并使二氧化碳发生还原反应的话，不论如何去加速反应，反应效率都无法充分发挥，而且实际上反应得到的生成物很少，无法满足产业应用。

为了解决所述问题，人们采用电解法将氧气的生成反应与二氧化碳的还原反应在不同电极上分开进行的方式，两侧均进行催化光照，然而此时不仅生成氧气的阳极（光化学电极）需要进行催化光照，阴极也要进行催化光照，因不同的光触媒需要的光照波长不一致而导致设备上的光照效率分散，至少有一侧产生的电量不足，因而至少一个电极需要将太阳能电池与传统电源等外部电源进行并用。

发明内容

为了解决所述问题，本发明公开了一种实施时阴极电极可以免去光照，而且不必与外部电源并用的实现二氧化碳还原反应的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

所述二氧化碳还原装置包括：阴极池、阳极池、隔膜、阴极电极及阳极电极，所述隔膜设置于所述阴极池及阳极池之间；所述阳极电极一侧包括将重量分数比为25%～45%的Al_xGa_1-xN（0.1≤x≤0.25）及InP形成的复合半导体，另一侧为将重量分数比为60%～95%的GaN与InP复合半导体材料制成的复合半导体，上述两个侧面的厚度比为1～1.5：1；所述阴极池内部装有与阴极电极接触的第一电解液，所述阳极池内部装有与阳极电极接触的第二电解液，所述第一电解液中溶解有二氧化碳；所述阴极电极与所述阳极电极电连接，所述阳极电极上照射有波长在310～315nmnm的光，所述第一电解液中的二氧化碳在阴极电极上进行还原反应。

本发明的还公开了其实施方法：

将所述阴极池、阳极池、隔膜、阴极电极及阳极电极按照原电池的形式设置，所述隔膜设置于所述阴极池及阳极池之间，置于阳光下或用人工光源进行照明；所述阳极电极一侧包括将重量分数比为25%～45%的Al_xGa_1-xN（0.1≤x≤0.25）及InP形成的复合半导体，另一侧为将重量分数比为60%～95%的GaN与InP复合半导体材料制成的复合半导体，上述两个侧面的厚度比为1～1.5：1；所述阴极池内部装有与阴极电极接触的第一电解液，所述阳极池内部装有与阳极电极接触的第二电解液，所述第一电解液中溶解有二氧化碳；所述阴极电极与所述阳极电极电连接，所述阳极电极上照射有波长在310～315nmnm的光，所述第一电解液中的二氧化碳在阴极电极上进行还原反应。

本发明的有益效果在于提供了一种相对简便高效的新型二氧化碳还原方法。我们选用了所述的材料作为光触媒后，其催化产生质子的效率非常高，同时又能提供足够的电力，此时，当产生了足够的质子后，通过隔膜进入第一电解液中，使第一电解液中质子浓度大幅提高，因而阴极反应变得更易进行，从而免去阴极所需的光催化，并可减少阴极所需的外部电量，减少后的外电压通过阳极光照反应后残余的电量供至阴极即可。同时，本发明的应用环境没有特殊要求，在常温常压下即可完成，方便易行。

详细的实施效果数据请参考具体实施方式部分。

附图说明

图1为本发明所述的装置的实施结构示意图。

附图标记：1、阴极池；2、阳极池；3、隔膜；4、阴极电极；5、阳极电极。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述二氧化碳还原装置包括：阴极池、阳极池、隔膜、阴极电极及阳极电极，所述隔膜设置于所述阴极池及阳极池之间；所述阳极电极一侧包括将重量分数比为25%～45%的Al_xGa_1-xN（0.1≤x≤0.25）及其余部分为InP形成的复合半导体，另一侧为将重量分数比为60%～95%的GaN与余部分为InP复合半导体材料制成的复合半导体，上述两个侧面的厚度比为1～1.5：1；所述阴极池内部装有与阴极电极接触的第一电解液，所述阳极池内部装有与阳极电极接触的第二电解液，所述第一电解液中溶解有二氧化碳；所述阴极电极与所述阳极电极电连接，所述阳极电极上照射有波长在310～315nmnm的光，所述第一电解液中的二氧化碳在阴极电极上进行还原反应。