The invention discloses a metastable graphene-based photocatalytic reactor, which comprises a transparent columnar insulating shell, a defect-free densely packed graphene submicron composite film horizontally arranged in the columnar insulating shell, and an electrode plate mounted on the top and bottom surfaces of the columnar insulating shell. The defect-free densely packed graphene submicron composite film comprises a graphene film and a stone. The silicon nanofilm on the front of the melene film has metastable structure, in which there are no atom hole defects and SP3 defects in the graphene monolayer, and the stacking mode between the layers is disorderly stacking. Under the irradiation of light, the graphene-silicon interface layer produces photogenerated carriers, and under the action of external electric field, the electronic interface and the hole interface are formed. Under the continuous action of the electron layer and the hole layer, carbon dioxide and water are catalyzed to form methane, carbon monoxide and oxygen.
【技术实现步骤摘要】
一种亚稳态石墨烯基光催化反应器和催化还原二氧化碳的方法
本专利技术涉及一种亚稳态石墨烯基光催化反应器和催化还原二氧化碳的方法。
技术介绍
2010年,英国曼彻斯特大学的两位教授AndreGeiM和KonstantinNovoselov因为首次成功分离出稳定的石墨烯获得诺贝尔物理学奖,掀起了全世界对石墨烯研究的热潮。石墨烯有优异的电学性能(室温下电子迁移率可达2×105cM2/Vs),突出的导热性能(5000W/(MK),超常的比表面积(2630M2/g),其杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)。石墨烯优异的导电导热性能完全超过金属,同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点,而其良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力。宏观组装氧化石墨烯或者石墨烯纳米片的石墨烯膜是纳米级石墨烯的主要应用形式,常用的制备方法是抽滤法、刮膜法、旋涂法、喷涂法和浸涂法等。通过进一步的高温处理,能够修补石墨烯的缺陷,能够有效的提高石墨烯膜的导电性和热导性,可以广泛应用于电池材料、导热材料、导电材料等领域。目前,光催化还原二氧化碳和水的催化剂主要是二氧化钛等半导体,但是其带隙大,只能吸收紫外光,对光的利用效率极低,催化效率也不高。还未有石墨烯催化这类反应的报导。主要原因有一下几点:其一,石墨烯吸光率低,光催化效率低;其二,石墨烯不能大面积独立自支撑存在;其三,石墨烯绝对力学较差,不能耐受金属喷涂。其四,石墨烯为零带隙结构,且层数只有一层电子孔穴耦合作用较大。为此,我们设计了高强度独立自支撑的膜,此薄膜具有层间交联结构,有一定的带隙,可以增加电子孔穴耦 ...
【技术保护点】
1.一种亚稳态石墨烯基光催化反应器,其特征在于,包括透明的柱状绝缘壳体(1),水平布置于柱状绝缘壳体(1)内的无缺陷密堆积石墨烯亚微米复合薄膜(2),以及安装在所述柱状绝缘壳体(1)顶面和底面上的电极板,两个电极板分别连接电源的正极和负极;所述柱状绝缘壳体(1)的侧壁开有注气孔(5),注气孔(5)通过一绝缘橡胶塞密封。所述无缺陷密堆积石墨烯亚微米复合薄膜是通过对碳氧比为1.8~2.2的石墨烯膜进行如下热处理得到:以1~5℃/min逐步升温到300度,维持1‑2小时;降至室温后,1~20℃/min逐步升温到1500度,维持1‑2小时,然后1~5℃/min继续升温到3000度,维持1‑2小时,最后采用磁控溅射的方式在石墨烯膜表面喷涂一层硅纳米粒子。
【技术特征摘要】
1.一种亚稳态石墨烯基光催化反应器,其特征在于,包括透明的柱状绝缘壳体(1),水平布置于柱状绝缘壳体(1)内的无缺陷密堆积石墨烯亚微米复合薄膜(2),以及安装在所述柱状绝缘壳体(1)顶面和底面上的电极板,两个电极板分别连接电源的正极和负极;所述柱状绝缘壳体(1)的侧壁开有注气孔(5),注气孔(5)通过一绝缘橡胶塞密封。所述无缺陷密堆积石墨烯亚微米复合薄膜是通过对碳氧比为1.8~2.2的石墨烯膜进行如下热处理得到:以1~5℃/min逐步升温到300度,维持1-2小时;降至室温后,1~20℃/min逐步升温到1500度,维持1-2小时,然后1~5℃/min继续升温到3000度,维持1-2小时,最后采用磁控溅射的方式在石墨烯膜表面喷涂一层硅纳米粒子。2.根据权利要求1所述的光催化反应器,其特征在于,所述碳氧比为1.8~2.2的石墨烯膜通过刮膜法制备得到。3.如权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员:高超,彭蠡,许震,刘一晗,
申请(专利权)人:杭州高烯科技有限公司,浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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