合成甲醇的方法
2023-10-26 03:08:02
合成甲醇的方法
【專利摘要】本發明提供一種光電催化CO2合成甲醇的方法，屬於CO2的資源化利用【技術領域】。其特徵是首先將CuInS2薄膜進行預處理，然後將吡啶修飾到CuInS2薄膜上，最後以化學修飾的CuInS2薄膜為光陰極光電催化CO2合成甲醇。該方法的優點是可見光利用率高、甲醇的產量高。
【專利說明】—種光電催化CO2合成甲醇的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於二氧化碳的資源化利用【技術領域】，涉及一種光電催化CO2合成甲醇的方法。
【背景技術】
[0002]大氣中CO2氣體濃度的持續增加，打破了自然界中原有的碳循環平衡，導致了溫室效應的產生，嚴重威脅了人類的生存。將CO2氣體轉化為有經濟價值的工業產品比如甲醇、甲烷、乙醇等物質越來越受到關注。然而，從化學熱力學角度方面看，CO2是穩定的化合物，想要斷裂CO2分子中的化學鍵需要向體系提供大量的能量才能實現。採用光電催化還原的方法將CO2轉化為太陽能燃料，具有重要意義。
[0003]目前，在光電催化CO2還原反應的研究中，存在可見光能利用率低、甲醇的產量低、副產物多、催化劑不易回收等問題。因此，改變電極的結構，對電極表面進行化學修飾，以期望解決以上問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服CO2光電催化還原反應中可見光能利用率低、甲醇的產量低等問題，提供一種光電催化CO2合成甲醇的方法。
[0005]本發明的特徵在於首先將CuInS2薄膜進行預處理,然後將卩比唳修飾到CuInS2薄膜上，最後以化學修飾的CuInS2薄膜為光陰極光電催化CO2合成甲醇。
[0006]本發明的優點是反可見光能利用率高、甲醇的產量高。
[0007]本發明提供一種光電催化CO2合成甲醇的方法，是通過以下技術方法實現的:
(I)將半導體CuInS2薄膜浸入酸性溶液(濃硫酸與30%雙氧水的摩爾比控制在2:Γ5:1)中處理1(Γ20秒，然後用去離子水清洗乾淨。
[0008](2)將經過酸處理過後的CuInS2薄膜浸入NaOH溶液中，在氙燈照射下，進行循環極化，循環極化電位範圍為O'lOOOmV (相對於飽和甘汞電極)，然後用去離子水清洗乾淨，
並乾燥。
[0009](3)將乾燥後的CuInS2薄膜浸入有機極性溶劑N，N_2_甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、乙腈、甲苯等中，並持續攪拌30分鐘左右。
[0010](4)向有機極性溶劑中加入一定量的吡啶衍生物，如氯代吡唆、氯甲基吡唆、巰基吡啶、吡啶-4-甲醯氯等；加完後，再持續攪拌(Γ20個小時，或者超聲(Γ5小時，或者微波照射(Γ3小時。
[0011](5)取出化學修飾後的CuInS2薄膜，再分別用乙醇、去離子水清洗乾淨，並乾燥。
[0012](6)向乙酸-乙酸鈉緩衝溶液中通入CO2氣體2(Γ30分鐘。
[0013](7)以飽和甘汞電極為參比電極，石墨片為對電極，化學修飾CuInS2薄膜為工作電極，採用三電極體系，在可見光照射下，外加偏壓控制為-0.8V、V，反應若干個小時
【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步闡述，但本發明並非局限於所陳述的實施例。
[0015]實施例:
(I)將CuInS2薄膜浸入酸性溶液中(濃硫酸與30%雙氧水的摩爾比控制在2: f 5:1)處理1(Γ20秒，然後用去離子水清洗乾淨。
[0016](2)將經過酸處理過後的CuInS2薄膜浸入0.2mol/L的氫氧化鈉溶液中，在氙燈照射下，進行循環極化，循環極化電位範圍為(T-lOOOmV，循環極化30圈，然後用去離子水清洗乾淨後乾燥。
[0017](3)將乾燥後的CuInS2薄膜浸入10mL DMF溶液中，持續攪拌30分鐘。
[0018](4)緩慢地向DMF溶液中加入0.28g的吡啶，加完後，再持續攪拌20個小時。
[0019](5)取出化學修飾後的CuInS2薄膜，再分別用無水乙醇、去離子水清洗乾淨，乾燥。
[0020](6)向石英燒杯中加入50mL pH=4.4的乙酸-乙酸鈉緩衝溶液。
[0021](7)預先向50mL乙酸-乙酸鈉緩衝溶液中通入CO2氣體30分鐘。
[0022](8)以飽和甘汞電極為參比電極，石墨片為對電極，化學修飾的CuInS2薄膜為工作電極，米用三電極體系，在可見光照射下，外加偏壓為-0.6V,光電催化反應5個小時。
[0023](9)用氣相色譜測得反應後溶液中甲醇的濃度為1.37mmol/L。
【權利要求】
1.一種光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，首先將CuInS2薄膜進行預處理，然後將吡啶修飾到CuInS2薄膜上，最後以化學修飾的CuInS2薄膜為光陰極光電催化CO2合成甲醇。
2.按照權利要求1中光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，在NaOH溶液中，通過循環極化的方法進行預處理。
3.按照權利要求1中光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，預處理時，NaOH溶液的濃度控制在(T0.3mol/L。
4.按照權利要求1中光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，預處理時，循環極化電位範圍為(T-1OOOmV (相對於飽和甘汞電極)，掃描圈數控制在(Γ100圈。
5.按照權利要求1中光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，CuInS2薄膜化學修飾時，採用有機極性溶劑N，N-2-甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、乙腈、甲苯等。
6.按照權利要求1中光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，CuInS2薄膜化學修飾時，採用氯代吡啶、氯甲基吡啶、巰基吡啶、吡啶-4-甲醯氯等吡啶衍生物。
7.按照權利要求1中光電催化CO2合成甲醇的方法，其特徵在於，加完吡啶衍生物後，攪拌時間控制在(Γ20個小時，或者超聲(Γ5小時，或者微波照射(Γ3小時。
8.按照權利要求1光電催化CO2合成甲醇中的方法，其特徵在於，光電催化反應的外加偏壓控制為-0.8V、V (相對於飽和甘汞電極)。
【文檔編號】C25B3/00GK104233364SQ201310227821
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月8日 優先權日:2013年6月8日
【發明者】元炯亮, 凡明明 申請人:北京化工大學