还原二氧化碳产制碳化合物的方法技术

本发明专利技术提供一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其包含提供一光催化剂、提供一还原反应装置、进行一混合步骤、进行一通气步骤以及进行一照光步骤。光催化剂包含式(i)、式(ii)、式(iii)、式(iv)或式(v)所示的化合物。还原反应装置包含一反应器、一光源以及一第一气体储存装置。混合步骤系将光催化剂与一液体溶液混合形成一混合溶液。通气步骤系将二氧化碳气体通入至混合溶液中形成一饱和溶液。照光步骤系将饱和溶液于光源下照射生成一碳化合物。藉此，本发明专利技术可通过光催化剂应用于还原二氧化碳制造碳化合物。BiOX 式(i)、MBiO

【技术实现步骤摘要】
还原二氧化碳产制碳化合物的方法
本专利技术是关于一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法，尤其是关于一种利用光催化剂还原二氧化碳产制碳化合物的方法。
技术介绍
石化燃料为目前最普遍的动力来源，且在工业发展、交通运输以及农业发展上都占据重要的地位，然而，石化燃料在使用的过程中会排放大量的二氧化碳，造成温室效应、空气污染等环境问题，为了使环境能够永续发展，如何降低二氧化碳的排放量与能源再生为现今重视的议题。目前降低二氧化碳排放方法系使用高效率的发电系统，但其耗能且需高成本运作不符合经济效益，为了可以节省成本、减少耗能并兼具环境保护，电化学催化与光催化还原二氧化碳为主要的研究技术，其中光催化比起电化学催化最大的优点在于不需要通过电能即能产生催化反应，而是利用太阳光作为能量来源，使用光催化剂进行反应时不会额外制造二氧化碳，因此相关研究学者致力于找寻合适的光催化剂来还原二氧化碳，达到环境保护以及永续能源的发展。有鉴于此，如何制备出高效能的光催化剂并应用于还原二氧化碳以符合经济效益，遂成相关业者努力的目标。
技术实现思路
本专利技术之一目的是在于提供一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法，通过合成具有良好光催化性之光催化剂以及复合光催化剂，使其可有效地运用于还原二氧化碳并产制甲烷。本专利技术之一实施方式提供一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其包含提供一光催化剂、提供一还原反应装置、进行一混合步骤、进行一通气步骤以及进行一照光步骤。其中，前述光催化剂包含由下列式(i)、式(ii)、式(iii)、式(iv)或式(v)所示的化合物：BiOX式(i)、MBiO2X式(ii)、LiaYbOc式(iii)、NaaYbOc式(iv)、KaYbOc式(v)。其中M为铅、钙、锶、钡、铜或铁，X为氟、氯、溴或碘，Y为钼、锑、铁、钴、镍、锆、硅、铝或锡，a为0.1至8的正数，b为1至6的正数，c为1至10的正数。前述还原反应装置包含一反应器、一光源以及一第一气体储存装置，光源以及第一气体储存装置皆与反应器连接，且第一气体储存装置系用于储存一二氧化碳气体。前述混合步骤系将光催化剂与一液体溶液于反应器中混合并震荡均匀以形成一混合溶液。前述通气步骤系将二氧化碳气体由第一气体储存装置通入至混合溶液中，使二氧化碳气体饱和溶解于混合溶液中以形成一饱和溶液。前述照光步骤系将饱和溶液于光源下照射，并持续一反应时间，以生成一碳化合物。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中光催化剂可还包含式(i)的化合物与式(ii)的化合物的一复合物、二个式(iii)的化合物的一复合物、二个式(iv)的化合物的一复合物或二个式(v)的化合物的一复合物。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中光催化剂可还包含式(i)的化合物或式(ii)的化合物与一碳纳米材料的一复合物。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中碳纳米材料可为氧化石墨烯(GO)或石墨相碳氮化合物(g-C3N4)。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中光源可为可见光、紫外光或太阳光。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中反应时间可为30秒至6小时。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中还原反应装置可还包含一第二气体储存装置，其与反应器连接，且第二气体储存装置系用于储存一氦气气体。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，可还包含一检测步骤，其系利用一检测装置与反应器连接以测量碳化合物的产量。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中检测装置可为气相层析仪。依据前述实施方式的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其中碳化合物可为甲烷或甲醇。藉此，本专利技术的还原二氧化碳产制碳化合物的方法是于可见光的照射下，通过铋基材料及碱金族材料的光催化剂以及复合光催化剂还原二氧化碳制造甲烷。铋基材料及碱金族材料的光催化剂具有优良的光催化性能，可提升光催化效率，以增加甲烷之产率，有效应用于二氧化碳的回收，达到永续发展的目标。附图说明为让本专利技术之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式之说明如下：图1系绘示依照本专利技术之一实施方式的一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法的步骤流程图；图2系绘示依照图1之还原反应装置的示意图；图3系绘示依照本专利技术实施例1之光催化剂的XRD绕射分析图；图4A和图4B系绘示依照本专利技术实施例1之光催化剂的FESEM表面形貌；图4C系绘示依照本专利技术实施例1之光催化剂的EDS能量分散光谱图；图5系绘示依照本专利技术实施例2之光催化剂的XRD绕射分析图；图6A和图6B系绘示依照本专利技术实施例2之光催化剂的FESEM表面形貌；图6C系绘示依照本专利技术实施例2之光催化剂的EDS能量分散光谱图；图7系绘示依照本专利技术实施例3之光催化剂的XRD绕射分析图；图8A和图8B系绘示依照本专利技术实施例3之光催化剂的FESEM表面形貌；图8C系绘示依照本专利技术实施例3之光催化剂的EDS能量分散光谱图；图9系绘示依照本专利技术实施例6之光催化剂的XRD绕射分析图；图10系绘示依照本专利技术实施例7之光催化剂的XRD绕射分析图；图11系绘示依照本专利技术实施例8之光催化剂的XRD绕射分析图；图12系绘示依照本专利技术实施例9之光催化剂的XRD绕射分析图；图13系绘示依照本专利技术实施例10之光催化剂的XRD绕射分析图；图14系绘示依照本专利技术实施例1及实施例11之光催化剂的XRD绕射分析图；图15系绘示依照本专利技术实施例11之光催化剂的FESEM表面形貌；图16系绘示依照本专利技术实施例2及实施例12之光催化剂的XRD绕射分析图；图17A系绘示依照本专利技术实施例12之光催化剂的TEM明场图；图17B系绘示依照本专利技术实施例12之光催化剂的择区电子绕射图(selectedareaelectrondiffraction)；图17C系绘示依照本专利技术实施例12之光催化剂的HR-TEM图；图17D系绘示依照本专利技术实施例12之光催化剂的元素分布图；图17E系绘示依照本专利技术实施例12之光催化剂的EDS能量分散光谱图；图18系绘示依照本专利技术实施例3及实施例13之光催化剂的XRD绕射分析图；图19系绘示依照本专利技术实施例1及实施例14之光催化剂的XRD绕射分析图；图20A和图20B系绘示依照本专利技术实施例14之光催化剂的FESEM表面形貌；图20C系绘示依照本专利技术实施例14之光催化剂的TEM明场图；图20D系绘示依照本专利技术实施例14之光催化剂的择区电子绕射图；图20E系绘示依照本专利技术实施例14之光催化剂的HR-TEM图；图20F系绘示依照本专利技术实施例14之光催化剂的元素分布图；图20G系绘示依照本专利技术实施例14之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其特征在于，包含：/n提供一光催化剂，其中该光催化剂包含由下列式(i)、式(ii)、式(iii)、式(iv)或式(v)所示的化合物：/nBiOX 式(i)、/nMBiO

【技术特征摘要】
20190408 TW 1081121711.一种还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其特征在于，包含：
提供一光催化剂，其中该光催化剂包含由下列式(i)、式(ii)、式(iii)、式(iv)或式(v)所示的化合物：
BiOX式(i)、
MBiO2X式(ii)、
LiaYbOc式(iii)、
NaaYbOc式(iv)、
KaYbOc式(v)，
其中M为铅、钙、锶、钡、铜或铁，X为氟、氯、溴或碘，Y为钼、锑、铁、钴、镍、锆、硅、铝或锡，a为0.1至8的正数，b为1至6的正数，c为1至10的正数；
提供一还原反应装置，其中该还原反应装置包含一反应器、一光源以及一第一气体储存装置，该光源以及该第一气体储存装置皆与该反应器连接，且该第一气体储存装置系用于储存一二氧化碳气体；
进行一混合步骤，其系将该光催化剂与一液体溶液于该反应器中混合并震荡均匀以形成一混合溶液；
进行一通气步骤，其系将该二氧化碳气体由该第一气体储存装置通入至该混合溶液中，使该二氧化碳气体饱和溶解于该混合溶液中以形成一饱和溶液；
进行一照光步骤，其系将该饱和溶液于该光源下照射，并持续一反应时间，以生成一碳化合物。


2.如权利要求1所述的还原二氧化碳产制碳化合物的方法，其特征在于，该光催化剂还包含式(i)的化合物与式(ii)的化合物的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锦章，
申请(专利权)人：陈锦章，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71