将二氧化碳转化为一种或多种小有机化合物的方法和产品技术

本发明专利技术涉及用于将二氧化碳转化为一种或多种小有机化合物的方法、系统和产品。在某些实施方案中，本发明专利技术提供一种将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将CO2和/或其相关形式暴露于β粒子活化的高带隙半导体，从而将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物。形式转化为一种或多种小有机化合物。形式转化为一种或多种小有机化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将二氧化碳转化为一种或多种小有机化合物的方法和产品
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求于2018年12月21日提交的澳大利亚临时专利申请2018904898的优先权，其内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于将二氧化碳转化为一种或多种小有机化合物的方法、系统、产品。

技术介绍

[0004]二氧化碳(CO2)的产生被广泛认为是导致全球变暖的因素。这导致认识到非常希望开发新技术来防止CO2的积累。
[0005]已经开发了多种技术来减少净大气排放，包括通过例如在高度多孔材料中洗涤或封存气体的方法将其除去。然而，另一种减少CO2的方法是将该材料转化为商业上有用的化合物，例如转化为本身可用于产生能量的高能化合物如甲烷，或转化为可用于其他商业方法的化合物。
[0006]用于将CO2转化为其它商业上有用的化合物的方法是已知的，但是这些方法通常涉及大量的输入能量，依赖于使用其它化合物，和/或对于CO2的大规模转化是低效的。例如，已经开发了一些光催化转化系统，但是这些仍然是低效的。
[0007]因此，希望开发将二氧化碳转化为商业上有用的化合物，特别是可用于产生能量的高能化合物的新方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术涉及用于将二氧化碳转化为一种或多种小有机化合物的方法和产品。
[0009]本专利技术的某些实施方案提供一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将所述CO2和/或其相关形式暴露于β粒子活化的高带隙半导体，并由此将所述CO2和/或其相关形式转化成所述一种或多种小有机化合物。
[0010]本专利技术的某些实施方案提供一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使经历高能β粒子电子激发的高带隙半导体暴露于CO2和/或其相关形式，并由此将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物。
[0011]本专利技术的某些实施方案提供一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使CO2和/或其相关形式暴露于偶联到高带隙半导体的发射β粒子的放射性核素，并由此将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物。
[0012]本专利技术的某些实施方案提供一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将所述CO2和/或其相关形式暴露于由来自放射性核素的β粒子活化的高带隙半导体，并由此将所述CO2和/或其相关形式转化成所述一种或多种小有机化合物。
[0013]本专利技术的某些实施方案提供了一种生产一种或多种小有机化合物的方法，所述方
法包括使用本文所述的方法将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物。
[0014]本专利技术的某些实施方案提供一种生产一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使CO2和/或其相关形式暴露于β粒子活化的高带隙半导体，并由此由所述CO2和/或其相关形式生产所述一种或多种小有机化合物。
[0015]本专利技术的某些实施方案提供一种生产一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使经历高能β粒子电子激发的高带隙半导体暴露于CO2和/或其相关形式，并由此由CO2和/或其相关形式生产一种或多种小有机化合物。
[0016]本专利技术的某些实施方案提供一种生产一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将CO2和/或其相关形式暴露于偶联到高带隙半导体的发射β粒子的放射性核素，并由此由所述CO2和/或其相关形式生产所述一种或多种小有机化合物。
[0017]本专利技术的某些实施方案提供了一种生产一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将CO2和/或其相关形式暴露于由来自放射性核素的β粒子活化的高带隙半导体，并由此由所述CO2和/或其相关形式生产所述一种或多种小有机化合物。
[0018]本专利技术的某些实施方案提供了通过本文所述方法制备的一种或多种小有机化合物。
[0019]本专利技术的某些实施方案提供了用于将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物的系统，所述系统包含：
[0020]CO2和/或其相关形式源；
[0021]反应容器，其包含与发射β粒子的放射性核素紧密偶联的高带隙半导体，用于暴露于CO2和/或其相关形式；以及
[0022]用于提取通过将所述CO2和/或其相关形式暴露于所述高带隙半导体和所述放射性核素而产生的所述一种或多种小有机化合物的装置。
[0023]本专利技术的某些实施方案提供了通过本文所述的系统生产的一种或多种小有机化合物。
[0024]本专利技术的某些实施方案提供一种活化高带隙半导体以将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述半导体具有足以能够还原CO2的导带边缘能量，所述方法包括将所述高带隙半导体暴露于发射β粒子的放射性核素并由此活化所述高带隙半导体。
[0025]本专利技术的某些实施方案提供了通过本文所述的方法活化的高带隙半导体。
[0026]本专利技术的某些实施方案提供一种放射性催化材料，其包括与发射β粒子的放射性核素偶联的高带隙半导体。
[0027]本专利技术的某些实施方案提供了如本文所述的放射性催化材料用于由CO2和/或其相关形式生产一种或多种小有机化合物的用途。
[0028]本专利技术的某些实施方案提供一种识别高带隙半导体的方法，所述高带隙半导体用于通过半导体的β粒子活化将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物，所述方法包括：
[0029]将CO2和/或其相关形式暴露于与候选的高带隙半导体偶联的发射β粒子的放射性核素；以及
[0030]确定候选高带隙半导体将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物
的能力，从而将候选高带隙半导体识别为用于通过高带隙半导体的β粒子活化将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物的高带隙半导体。
[0031]本专利技术的某些实施方案提供了通过本文所述的方法识别的高带隙半导体。
[0032]本文公开了其它实施方案。
附图说明
[0033]某些实施方案通过以下附图说明。应当理解，以下说明仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制说明书。
[0034]图1示出了在β
‑
发射体和高带隙半导体存在下反应的实验装置。
[0035]图2示出了非放射性处理的实验装置。
[0036]图3示出了使用替代性
89
Sr方法的PTFE容器装置。PTFE盖具有Swagelok配件，包括减压阀(右侧)和手动打开/关闭阀(顶部)。气体歧管具有压力表(顶部)、隔离阀和用于引入CO2和真空的双通阀。
[0037]图4示出了使用替代性
89
Sr方法在CO2加载期间的活化实验的装置。
[0038]图5示出了用于气体取样的装置，示出了用于CO2和真空的双通入口阀(左)和连接到歧管的Tedlar袋(用于气体取样)(右)。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将所述CO2和/或其相关形式暴露于β粒子活化的高带隙半导体，并由此将所述CO2和/或其相关形式转化成所述一种或多种小有机化合物。2.根据权利要求1的方法，其中所述一种或多种小有机化合物包括一氧化碳、甲醛、甲烷、甲醇、甲酸、乙醇、乙醛和乙酸中的一种或多种。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述半导体具有至少2.6eV的带隙。4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中相对于标准氢电极，所述半导体具有小于
‑
0.15伏的导带边缘能量。5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中相对于标准氢电极，所述半导体具有小于
‑
0.8伏的导带边缘能量。6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中所述半导体包括钛酸盐，锆酸盐，钼酸盐，钒酸盐，锝酸盐，高锝酸盐，钨酸盐，铌酸盐，钽酸盐，铬酸盐，掺杂氧化锡，掺杂氧化锌，铪酸盐，氧化锗，简单氧化物，锰、钴和铁的氧化物，硫化物，硫属化物和碳同素异形体中的一种或多种。7.根据权利要求1至6中任一项的方法，其中所述β粒子活化的高带隙半导体包括经由β粒子的连续激发的β粒子活化。8.根据权利要求1至7中任一项的方法，其中所述β粒子活化的半导体包括经由放射性核素发射的β粒子活化。9.根据权利要求8的方法，其中所述放射性核素包含
14
C、
90
Sr、
99
Tc、3H、
63
Ni、
137
Cs、
147
Pm、
151
Sm、
121m
Sn、
155
Eu、
93
Zr、
210
Pb和
126
Sn中的一种或多种。10.根据权利要求8或9的方法，其中所述β粒子活化的半导体包括经由来自位于距所述半导体一定距离处的放射性核素发射的β粒子活化。11.根据权利要求8或9的方法，其中所述β粒子活化的半导体和所述放射性核素偶联以形成放射性催化剂。12.根据权利要求11的方法，其中所述放射性催化剂包含与所述高带隙半导体接触的放射性核素，邻近所述高带隙半导体的放射性核素，与所述高带隙半导体物理混合的放射性核素，化学并入到所述高带隙半导体中的放射性核素，负载到所述高带隙半导体中的放射性核素，和/或所述高带隙半导体位于所述放射性核素外部。13.根据权利要求11或12的方法，其中所述放射性催化剂是多孔的。14.根据权利要求11至13中任一项的方法，其中所述放射性催化剂是粒子、颗粒、珠粒、粉末、丸粒或烧结料的形式。15.一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使经历高能β粒子电子激发的高带隙半导体暴露于CO2和/或其相关形式，并由此将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物。16.一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使CO2和/或其相关形式暴露于与高带隙半导体偶联的发射β粒子的放射性核素，并由此将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物。17.一种将CO2和/或其相关形式转化成一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括将CO2和/或其相关形式暴露于由来自放射性核素的β粒子活化的高带隙半导体，并由此将
所述CO2和/或其相关形式转化成所述一种或多种小有机化合物。18.一种生产一种或多种小有机化合物的方法，所述方法包括使用根据权利要求1至17任一项的方法将CO2和/或其相关形式转化为一种或多种小有机化合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：福斯能源有限公司，
类型：发明
国别省市：