碳基燃料的制备方法与五氧化二铌超薄片的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳基燃料的制备方法，包括：将塑料制品和塑料中的一种或多种与Nb

Preparation of carbon based fuel and niobium pentoxide ultrathin films

【技术实现步骤摘要】
碳基燃料的制备方法与五氧化二铌超薄片的制备方法
本专利技术涉及塑料制品回收
，尤其涉及一种碳基燃料的制备方法与Nb2O5超薄片的制备方法。
技术介绍
塑料制品如塑料袋、食品保鲜膜以及一次性打包餐盒等由于价格低廉、加工方便、质地轻巧等优点在人们的生产生活中得到了广泛应用，但使用后的塑料制品被废弃在自然界中形成了“白色污染”，不仅影响了生态平衡，同时也威胁着人类的健康。这些废弃的塑料制品除了在特殊条件下降解外，其在自然界环境中的光、生物降解速度非常缓慢，大概需要几百年的时间才可能完全消失，虽然其可通过掩埋、焚烧等方法来处理，但这些方法存在极大的缺陷。然而塑料垃圾也是一种潜在的碳资源，将其转化成清洁的能源有助于同时解决能源紧缺和环境污染的问题，真正实现“变废为宝”。利用太阳光将塑料垃圾转化成碳基燃料被认为是一种极具潜力的方案，因为光能是取之不尽、用之不竭的洁净能源，足够满足全球的需求；另外，与其它方法相比，光催化转化塑料垃圾可以在常温、常压下的纯水体系中进行，直接利用太阳能且无需耗费其它的辅助能源，便于规模化应用。因此，需要寻找高效、稳定、便宜的光催化剂。近年来，五氧化二铌作为一种高能且性质稳定的催化剂受到了广泛的关注，其不仅可用于催化多种化学反应(水化，脱水，缩合，烷基化等)，而且在光催化降解化学污染物和分解水制备氢气方面具有良好的发展潜力。但是它的禁带较宽(约3.4eV)，需要较高能量的光才能被激发，能量消耗很大。如果改进五氧化二铌的光吸收，使其吸收可见光甚至红外光，就可以充分利用太阳能。因此，研发一种改进的五氧化二铌，并将其应用于光催化转化塑料垃圾十分必要。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种由塑料或塑料制品转化为碳基燃料的方法，该方法可在常温常压纯水环境下通过光催化完成。有鉴于此，本申请提供了一种碳基燃料的制备方法，包括：将塑料制品和塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片分散于水中，在常温常压下进行太阳光辐照，得到碳基燃料；所述Nb2O5超薄片为完整的Nb2O5超薄片或富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。优选的，所述塑料制品选自塑料袋、食品保鲜膜和一次性打包餐盒中的一种或多种；所述塑料选自聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯中的一种或多种。优选的，所述塑料制品和塑料中的一种或多种与所述Nb2O5超薄片的质量比为1：(2～4)。优选的，所述完整的Nb2O5超薄片的制备方法具体为：将五氯化铌与氨水在溶剂中反应，得到沉淀物；将所述沉淀物在溶剂中进行水热反应，干燥后得到铌酸超薄片；将所述铌酸超薄片进行煅烧，得到完整的Nb2O5超薄片。优选的，所述富含氧缺陷的Nb2O5超薄片的制备方法具体为：将五氯化铌与氨水在溶剂中反应，得到沉淀物；将所述沉淀物在溶剂中进行水热反应，干燥后得到铌酸超薄片；将所述铌酸超薄片进行铝热还原，得到富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。优选的，所述Nb2O5超薄片的横向尺寸为200～500nm，厚度为2～4nm。本申请还提供了一种Nb2O5超薄片的制备方法，所述Nb2O5超薄片为完整的Nb2O5超薄片或富含氧缺陷的Nb2O5超薄片；所述完整的Nb2O5超薄片的制备方法，包括以下步骤：将五氯化铌与氨水在溶剂中反应，得到沉淀物；将所述沉淀物在溶剂中进行水热反应，干燥后得到铌酸超薄片；将所述铌酸超薄片进行煅烧，得到完整的Nb2O5超薄片；所述富含氧缺陷的Nb2O5超薄片的制备方法，包括以下步骤：将五氯化铌与氨水在溶剂中反应，得到沉淀物；将所述沉淀物在溶剂中进行水热反应，干燥后得到铌酸超薄片；将所述铌酸超薄片进行铝热还原，得到富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。优选的，在得到沉淀物的步骤中，所述溶剂为乙醇和水；在得到铌酸超薄片的步骤中，所述溶剂为聚乙烯吡咯烷酮和水。优选的，所述水热反应的温度为200℃，时间为24h。优选的，所述煅烧的氛围为空气氛围，温度为550℃，时间为3h；所述铝热还原的氛围为真空氛围，温度为550℃，时间为3h。本申请提供了一种碳基燃料的制备方法，其是将塑料制品和塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片分散于水中，在常温常压下进行太阳光辐照，得到碳基燃料；所述Nb2O5超薄片为完整的Nb2O5超薄片或富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。本申请以完整无缺陷的Nb2O5超薄片或富含氧缺陷的Nb2O5超薄片作为光催化剂，在常温常压、纯水环境中使得塑料或塑料制品转化为碳基燃料；进一步的，富含氧缺陷的Nb2O5超薄片相比于无缺陷的Nb2O5超薄片具有更强的光吸收能力，更高的电子-空穴对分离效率，因此富含氧缺陷的Nb2O5超薄片具有更优异的光催化转化性能。附图说明图1为本专利技术实施例1和实施例2分别制备的无缺陷的Nb2O5超薄片(a)和缺陷态Nb2O5超薄片(b)的XRD衍射花样图；图2为本专利技术实施例1和实施例2分别制备的无缺陷的Nb2O5超薄片(a)和缺陷态Nb2O5超薄片(b)的ESR图；图3为本专利技术实施例1和实施例2分别制备的缺陷态Nb2O5超薄片(A-B)和无缺陷的Nb2O5超薄片(C-D)的透射电镜图(TEM)和高分辨透射电镜图(HRTEM)；图4为本专利技术应用例1～6制备的无缺陷的Nb2O5超薄片和缺陷态Nb2O5超薄片光催化转化各种塑料以及光催化CO2还原得到的乙酸产率图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。鉴于塑料垃圾光催化转化以及五氧化二铌的现状，本专利技术提供了一种碳基燃料的制备方法，其以塑料和/或塑料制品为原料，以五氧化二铌超薄片作为光催化剂，在常温常压下使得塑料和/或塑料制品转化为碳基燃料，该方法环境友好，且塑料和/或塑料制品的转化率较高。具体的，本专利技术实施例所述碳基燃料的制备方法包括：将塑料制品和塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片分散于水中，在常温常压下进行太阳光辐照，得到碳基燃料；所述Nb2O5超薄片为完整的Nb2O5超薄片或富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。在上述制备碳基燃料的过程中，所述塑料制品为本领域技术人员熟知的塑料制品，示例的，所述塑料制品可选自塑料袋、食品保鲜膜或一次性打包餐盒等常规塑料制品，所述塑料为本领域技术人员熟知的塑料，示例的，所述塑料选自聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC和聚丙烯PP中的一种或多种。所述塑料制品和所述塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片的质量比为1：(2～4)；在具体实施例中，所述塑料制品和所述塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片的质量比为1:3。在具体实施例中，所述塑料制品和所述塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片分散于水中后，以太阳光作为光源在常温常压、空气氛围中即可实现塑料制品和/或塑料的转化，使其转化为碳基燃料。以上述具体的塑料制品和/或塑料为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳基燃料的制备方法，包括：/n将塑料制品和塑料中的一种或多种与Nb

【技术特征摘要】
1.一种碳基燃料的制备方法，包括：
将塑料制品和塑料中的一种或多种与Nb2O5超薄片分散于水中，在常温常压下进行太阳光辐照，得到碳基燃料；所述Nb2O5超薄片为完整的Nb2O5超薄片或富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述塑料制品选自塑料袋、食品保鲜膜和一次性打包餐盒中的一种或多种；所述塑料选自聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述塑料制品和塑料中的一种或多种与所述Nb2O5超薄片的质量比为1：(2～4)。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述完整的Nb2O5超薄片的制备方法具体为：
将五氯化铌与氨水在溶剂中反应，得到沉淀物；
将所述沉淀物在溶剂中进行水热反应，干燥后得到铌酸超薄片；
将所述铌酸超薄片进行煅烧，得到完整的Nb2O5超薄片。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述富含氧缺陷的Nb2O5超薄片的制备方法具体为：
将五氯化铌与氨水在溶剂中反应，得到沉淀物；
将所述沉淀物在溶剂中进行水热反应，干燥后得到铌酸超薄片；
将所述铌酸超薄片进行铝热还原，得到富含氧缺陷的Nb2O5超薄片。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永福，焦星辰，谢毅，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34