[发明专利]一种二氧化碳转化的方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳转化的方法，该方法采用液相等离子体催化二氧化碳转化成有机产物。其反应过程如下：将Bi，Y掺杂的TiO₂作为催化剂加入液相等离子体反应器，同时加入100mL去离子水为反应液，调节针‑板电极间距，通入CO₂，室温下接通高压电源反应2～12min，得到的产物主要有CH₄、CH₃OH及HCOOH。本发明的优点是：工艺简单，转化率高，过程绿色化，可将温室气二氧化碳转换成有用的化工产品。

技术领域

本发明属于二氧化碳综合利用领域，具体为液相等离子体催化二氧化碳转化的方法。

技术背景

随着工业社会的发展，矿物燃料的燃烧、森林的砍伐及其它天然与人为活动大气中的CO₂浓度的不断升高，全球气温变暖，导致灾害性天气逐年增加。为减少CO₂的排放，从根源上将其控制与利用，二氧化碳的转化是最佳的选择。现如今CO₂转化方法很多，如光催化还原法、电化学还原法、光电化学还原法、生物还原法等，但仍面临转化率低的问题。等离子体作为一种新技术应用于CO₂转化，能有效针对所面临转化率低的问题。

等离子体催化活化CO₂还原技术就是CO₂在高压交流电条件下与高能电子发生电离、解离，产生大量高活性中间产物，同时在等离子作用下催化剂得到活化，被活化的催化剂降低反应物及被等离子体活化后生成的反应性中间物种的表观活化能，进行定向复合生成产物，如甲烷、乙炔等。相对于其他CO₂处理技术，等离子体催化活化CO₂转化技术明具有工艺简单，转化率高，过程绿色化等优点。强大的活化性能及高转化率近来受到学术界的普遍关注，逐渐成为研究的热点，同时产物的多样性也使得等离子转化技术倍受青睐。如Finlayson和Geoffrey在室温下通过交流电场产生的无声放电作用CO₂/CH₄能够很容易地制得醛类有机化合物；产物中包括甲醛和乙醛(US Patent，1935，NO.1，968，885)。Ihara等人在石英管中用等离子体作用CO₂-H₂O反应，甲醇浓度接近0.01％(Bull.Chem.Soc.Jpn.，1994，67(1)：312-314；Bull.Chem.Soc.Jpn.1996，69(1)：241-244)。Seizo等人利用直流辉光等离子体研究了纯CO₂和CO₂-H₂体系的转化，实验结果显示纯CO₂能够以较高的效率转化为CO，CO₂+H₂混合物被转化为较高产率的CH₄、CH₃OH等类燃物种(Microsc.Thermophys.Eng.，1997，1(3)：245-251)。

发明内容

本发明的目的是在液相通过高压电活化CO₂，并在Y、Bi一种或两种元素掺杂TiO₂催化剂的作用下，解决CO₂难转化的问题，提供一种转化CO₂的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种二氧化碳转化的方法，以CO₂为原料，以Y、Bi一种或两种元素掺杂的TiO₂为催化剂，通过液相等离子活化CO₂并将其还原成CH₄、CH₃OH及HCOOH。操作步骤如下：