[发明专利]一种光纤式光催化反应器和将CO2转化成甲醇的方法

权利要求书

1.一种光纤式光催化反应器，其特征在于，该光纤式光催化反应器包括光源(1)和反应桶(2)，所述反应桶(2)上设置有物料进口(21)和物料出口(22)，在反应桶(2)中沿长度方向设置有负载有稀土改性的二氧化钛的光纤(3)，所述反应桶(2)的两端均设置有密封板(5)，且至少一端的密封板(5)上设置有石英玻璃片(6)，所述光源(1)设置在设有石英玻璃片(6)的反应桶(2)的至少一端的外部，用于将光束通过所述石英玻璃片(6)射入反应桶(2)内，其中，所述负载有稀土改性的二氧化钛的光纤(3)包括光纤和包覆于光纤外表面的掺杂有稀土的二氧化钛层；

其中，所述负载有稀土改性的二氧化钛的光纤通过包括以下步骤的方法制备得到：去除光纤表面的有机包覆层，将去除了有机包覆层的光纤全部浸入掺杂有稀土的二氧化钛溶胶中，静置，然后取出光纤并依次进行成膜处理、干燥处理和煅烧处理；

其中，所述掺杂有稀土的二氧化钛溶胶通过包括以下步骤的方法制备得到：

(1)按体积比1：3-5将钛酸有机酯与醇进行混合，得到钛酸有机酯的醇溶液；

(2)按体积比1：2-3：5-8将去离子水、酸和醇进行混合，得到混合液；

(3)向步骤(2)得到的混合液中加入稀土盐并进行混合；所述稀土盐中稀土元素为铈和/或镨；

(4)在搅拌下，将步骤(3)得到的产物滴加至步骤(1)得到的钛酸有机酯的醇溶液中，其中，步骤(1)得到的钛酸有机酯的醇溶液与步骤(3)得到的产物的体积比为2.5-4:1，且分别以钛元素和稀土元素计，步骤(1)得到的钛酸有机酯的醇溶液中的钛酸有机酯与步骤(3)得到的产物中的稀土盐的摩尔比为1：0.003-0.05，所述滴加的速度为1.2-1.8ml/min。

2.根据权利要求1所述的光纤式光催化反应器，其中，在所述反应桶(2)两端的密封板(5)上均设置有石英玻璃片(6)，且所述光源(1)的个数为2个，分别设置在反应桶(2)的两端的外部。

3.根据权利要求1所述的光纤式光催化反应器，其中，所述反应桶(2)内设置有光纤固定架(4)，所述光纤固定架(4)包括分别设置在反应桶(2)两端的圆形架体(41)和连接两个所述圆形架体(41)的隔板(42)，在所述圆形架体(41)上设置有光纤固定孔(43)，用于将光纤(3)进行固定。

4.根据权利要求3所述的光纤式光催化反应器，其中，所述圆形架体(41)的直径不大于所述石英玻璃片(6)的直径。

5.根据权利要求1所述的光纤式光催化反应器，其中，所述反应桶(2)的内壁设置有铝箔反光层。

6.根据权利要求1所述的光纤式光催化反应器，其中，所述反应桶(2)的外部设置有加热带。

7.一种将CO₂转化成甲醇的方法，其特征在于，所述方法包括：将含有CO₂的物料供给至权利要求1-6中任意一项所述的光纤式光催化反应器中，进行光催化还原反应以将CO₂转化成甲醇。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述光催化还原反应的条件包括：温度为15-180℃，光照强度为10-25mW/cm²，所述含有CO₂的物料的流量为5-20ml/min。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述含有CO₂的物料中，CO₂的含量为85-90体积％，H₂O的含量为5-12体积％。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其中，制备所述负载有稀土改性的二氧化钛的光纤的方法中，所述静置的时间为20-40min。