[发明专利]一种利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术

权利要求书

1.一种利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，利用太阳光为光热催化剂的合成及催化过程供光、供热，所述光热催化剂可同时吸收利用太阳光中紫外光、可见光及红外部分，从而诱发光热催化反应利用氢气还原二氧化碳制备有机燃料。

2.根据权利要求1所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，所述光热催化剂的活性组分为过渡族第VIII族元素的非化学计量比氧化物，尺寸为2-30纳米，负载在载体材料上，具有比表面积为30-1000平方米/克。

3.根据权利要求2所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，所述活性组分为过渡族第VIII族元素的非化学计量比氧化物，通式为MO_x、NO_y或T₂O_w，其中M＝Fe、Co、Ni、Pd，N＝Ru、Ir、Pt，T＝Rh，x＝0-1，y＝0-2，w＝0-3。

4.根据权利要求2所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，所述载体材料可分两类：一类是指普通载体材料，具有碱性或者高导热性；另一类是具有光催化活性的载体材料。

5.根据权利要求4所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，所述普通载体材料为活化Al₂O₃、MgO、CaO、ZrO₂、La₂O₃、纳米SiO₂、硅藻土、海泡石、层状双金属氢氧化物等具有碱性的载体以及活性碳、碳纳米管、石墨烯等具有高导热性的载体。

6.根据权利要求4所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，所述具有光催化活性的载体材料为纳米TiO₂、纳米ZnO、纳米WO₃、纳米CeO₂或纳米SrTiO₃。

7.根据权利要求1所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，所述光热催化剂制备采用浸渍-原位烧结法，即仅采用太阳能供热，并在进行二氧化碳还原的反应气氛下还原烧结使活性组分活化，适用于过渡族第VIII族元素的的非化学计量比氧化物负载在各类载体上的制备，具体步骤如下：

(1)将载体材料浸渍在过渡族第VIII族元素的前驱体溶液中并分散均匀，过渡族第VIII族元素占载体材料质量百分比为1％-10％；

(2)溶液在搅拌中由会聚太阳光加热蒸干；

(3)研磨干燥样品并置于光热催化反应器中，利用会聚太阳光照射，先通入空气气氛，然后通入进行二氧化碳还原的反应气氛，进行烧结及活化处理。

8.根据权利要求1所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，当载体材料为权利要求6所述具有光催化活性的材料时，可采用光沉积-原位烧结法替代浸渍-原位烧结法，即仅采用太阳能供光、供热，并在进行二氧化碳还原的反应气氛下还原烧结使活性组分活化，具体步骤如下：

(1)将载体材料分散在过渡族第VIII族元素的前驱体溶液中，过渡族第VIII族元素占载体材料质量百分比为1％-10％；

(2)将溶液置于密闭容器中用会聚太阳光照射等待过渡族第VIII族元素光沉积在载体上后，将封闭容器打开，继续用会聚太阳光照射溶液直至其蒸干；

(3)研磨干燥样品并置于光热催化反应器中，利用会聚太阳光照射，通入进行二氧化碳还原的反应气氛，进行烧结及活化处理。

9.根据权利要求1所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，直接转化二氧化碳制备甲烷有机燃料，即不需要消耗电能等其他能源供热，在会聚太阳光照射下，通入二氧化碳还原的反应气氛，即体积比为(4.2±0.2):1.0的氢气与二氧化碳气混合气体，由于二氧化碳甲烷化反应为强放热反应，可实现光热催化剂在200-600摄氏度快速活化，最终获得稳定生成甲烷的活性。

10.根据权利要求1所述利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术，其特征在于，直接转化二氧化碳制备其它烷烃、烯烃、醇、醛、酮类燃料,不需要消耗电能等其他能源供热，在会聚太阳光照射下，在权利要求4所述载体材料中使用复合载体材料或/和在权利要求9所述反应气氛的氢气与二氧化碳气混合气体中辅以氧气或者短链醇、醛、羧酸类有机物。