【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护领域，具体涉及金属单质/类蜂窝生物炭复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、二氧化碳的过度排放对地球的气候和生命周期有着深远的影响。近年来，“碳中和”受到了越来越多的关注。虽然减少碳排放可以从源头上解决问题，但对于排放的co2，必须依靠碳捕获、利用与封存(ccus)技术。目前已开发出多种用于co2捕获的固体吸附剂，包括多孔碳、沸石、金属氧化物、多孔聚合物和金属有机骨架(mof)等。其中，生物炭因其成本低、原料丰富、孔隙率高等优点而成为一种很有前途的吸附剂。生物炭作为一种天然的绿色可再生碳源，主要通过对生物质或含碳固体废物的热化学处理获得。随着生物质固体废物热化学转化的发展，生物炭的产量巨大，而且还在不断增加。然而，生物炭自身对co2吸附能力并不高，同时大多数为粉末形式，不利于清洁和回收。
2、与捕获和再利用方法相比，光催化还原二氧化碳已被证明是一种有利的替代方法，它能利用丰富的太阳能将co2和h2o转化为ch3oh和o2，但是甲醇的选择性受到光催化co2还原的复杂动力学的限制，因为不同的产物(即co、ch4和ch3oh)具有相似的热力学势。而且co2分子热力学稳定性高、化学惰性强，虽然通过向光催化反应中引入热能作为额外驱动力可对co2催化转化过程起到显著的强化作用，但是通过外加电阻提高非聚光半导体催化剂的温度存在以下问题：1)直接加热的方法将整个反应体系的温度提升到同一水平，会增加能耗；2)需要设计特定装置来实现反应；3)加热温度场与光场协同效应不理想。
3、根据光催化co2还原
4、本专利技术通过简易的浸渍法和热合成法制备金属单质/类蜂窝整体式生物炭复合材料用于常温常压下co2捕集与转化。块体生物质经热处理后形成分级多孔的刚性结构，漂浮在水面上，为co2还原反应提供了气-液-固界面，实现可进行局部集中加热，有利于促进co2捕获和原位转化之间的协同作用。同时类蜂窝生物炭作为整体式吸附转化剂也更易于回收。
技术实现思路
1、为了解决，本专利技术提供一种金属单质/漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法及其应用，通过浸渍法和热合成法制备金属单质/漂浮式类蜂窝生物炭复合材料，并以其作为吸附剂用于捕集与转化co2。
2、本专利技术制备的整体式生物炭可利用其的漂浮特性漂浮在水面上，在光照下可进行局部集中加热，而不需要对环境进行整体加热。其次，在生物炭的毛细作用和太阳能界面蒸发技术将液态水输送到催化剂上，既为co2还原反应提供了气-水界面，又避免光-热催化剂与主体水相紧密接触造成热损失与光能利用率下降，保障催化剂光热局域化的同时构筑气-液-固三相界面催化系统。此外，由于暴露在co2气氛中，h2的生成速率低于液-固模式，从而减弱了析氢竞争反应，选择性更高。
3、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案包括如下步骤：
4、(1)取废弃生物质洗净切段烘干，得到直径2-5cm，高3-6cm圆柱状形，块体生物质材料；
5、(2)取不同质量的金属硝酸盐溶于去离子水中，配置成溶液；
6、(3)将步骤(1)中的废弃生物质放入到步骤(2)配置的溶液中浸渍；
7、(4)将步骤(3)浸渍过的生物质在n2氛围下煅烧，得到金属单质/漂浮式类蜂窝生物炭。
8、进一步，步骤(1)中的农林废弃物如秸秆、玉米芯、金针菇等具有类蜂窝形貌，来源广泛，价格低廉。
9、进一步，步骤(2)中金属硝酸盐如硝酸铜、硝酸钴、硝酸镍中的一种，金属硝酸盐的质量为生物质质量的1％-7％。
10、进一步，步骤(3)中浸渍过程为多次浸渍烘干，直至溶液吸附完全。
11、进一步，步骤(4)中煅烧温度为400-800℃，煅烧时间为2-3h，在此煅烧温度下不会坍塌，结构稳定。
12、制备的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料作为催化剂用于捕集转化co2制甲醇。具体为：将制备的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料漂浮于水上，然后再加入到光催化反应装置中，将co2通入反应装置，通入co2后以太阳光光源进行照射，进行光催化还原co2制甲醇。
13、与现有的技术相比，本专利技术的有益效果在于：
14、1.本专利技术利用农林废弃物煅烧获得整体式分级多孔的生物炭作为载体，具有分层多孔结构有助于提高表面积，为活性组分提供更多的附着位点。另一方面类蜂窝生物炭作为整体式催化剂剂能够漂浮在水面上，提高催化剂对光的吸收效率，在太阳光照射下生物炭快速升温，可对催化剂进行局部加热使其达到100℃以上，避免光-热催化剂与主体水相紧密接触造成热损失与光能利用率下降，进而增强光-热催化效率，降低能耗。同时该生物炭催化剂也有利于水蒸发成气态，从而构建其气-固界面，增强co2的转化效率。
15、2.整体式生物炭的分级多孔结构和毛细作用将液态水输送到催化剂表面，为co2还原反应提供了气-水界面，减弱了析氢竞争反应，产物选择性更高，也更易于回收。
16、3.生物质在热处理过程中能将金属离子还原成具有等离子共振效应的金属单质纳米粒子并原位生长在生物炭上，应用于常温常压下co2的捕集并在光催化下将其转化为甲醇。金属单质材料易氧化的特性阻碍了其实际应用，生物炭则能保护避免其被氧化。
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1.一种用于捕集转化CO2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述用于捕集转化CO2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：废弃生物质为秸秆、玉米芯、金针菇中的一种；块体生物质材料的尺寸为直径2-5cm，高3-6cm的圆柱状。
3.根据权利要求1所述用于捕集转化CO2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸钴、硝酸镍中的一种。
4.根据权利要求1所述用于捕集转化CO2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：金属硝酸盐的质量为生物质质量的1％～7％。
5.根据权利要求1-4任一项所述方法制备的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料作为催化剂用于捕集转化CO2制甲醇。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：将制备的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料漂浮于水上，然后再加入到光催化反应装置中，将CO2通入反应装置，通入CO2后以太阳光光源进行照射，进行光催化还原CO2制甲醇。
【技术特征摘要】
1.一种用于捕集转化co2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述用于捕集转化co2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：废弃生物质为秸秆、玉米芯、金针菇中的一种；块体生物质材料的尺寸为直径2-5cm，高3-6cm的圆柱状。
3.根据权利要求1所述用于捕集转化co2的漂浮式类蜂窝生物炭复合材料制备方法，其特征在于：金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸钴、硝酸镍中的一种。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李霞章，杨志明，左士祥，桂豪冠，姚超，吴凤芹，年俊杰，
申请(专利权)人：常州纳欧新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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