[发明专利]CO2

权利要求书

1.一种层板吸附型催化剂，其特征是该催化剂的化学表示式为M₁M₂-LDHs-CO₃^2-，其中M₁为Mg²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺及Zn²⁺中的一种或两种，；M₂为Al³⁺、Fe³⁺、Ce³⁺及Ga³⁺中的一种；M₁与M₂的摩尔比为2～4:1；该层板吸附型催化剂具有二维层状结构，层板上为原子级分散的具有氧化还原活性的M₁及M₂阳离子，层间为电荷平衡的CO₃^2-阴离子。

2.根据权利要求1所述的层板吸附型催化剂，其特征是M₁为Cu²⁺或Ni²⁺；M₂为Fe³⁺或Ga³⁺。

3.一种权利要求1所述的层板吸附型催化剂的制备方法，其特征是按照如下步骤进行制备：

A.将可溶性M₁及M₂硝酸盐与去离子水等体积混合配制混合盐溶液，其中M₁+M₂＝0.1～0.3mol/L，M₁/M₂的摩尔比为2～4:1；所述M₁为Mg²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺或Zn²⁺中的一种或两种；M₂为Al³⁺、Fe³⁺、Ce³⁺及Ga³⁺中的一种；

B.用碱及碳酸盐与去离子水配制碱溶液，其中碱+碳酸盐＝0.2～0.9mol/L，碱/碳酸盐的摩尔比为1～3；所述碱为NaOH或KOH一种或两种，所述碳酸盐为Na₂CO₃或K₂CO₃中的一种或两种；

C.将上述盐溶液及碱溶液同时以1～3mL/min的速度滴加至反应器中，维持体系pH为9～11，完成后将所得悬浊液于60～80℃老化5～8h。过滤并洗涤至上清液呈中性，于60～90℃下干燥得到M₁M₂-LDHs-CO₃^2-催化剂。

4.根据权利要求3所述层板吸附型催化剂的制备方法，其特征是M₁为Cu²⁺或Ni²⁺；M₂为Fe³⁺或Ga³⁺。

5.一种CO₂捕获耦合制氢过程，其特征是按照如下方式进行，并在权利要求1所述层板吸附型催化剂作用下一次完成：(1)CO₃^2-+4H⁺+2e^-→CO+H₂O,2e^-+2Mⁿ⁺→2M^(n-1)+；(2)M^(n-1)+→Mⁿ⁺+2e-,CO₂+H₂O+2e^-→CO₃^2-+H₂。

6.根据权利要求5所述的CO₂捕获耦合制氢过程，其特征是按照如下具体步骤进行：

(1)光催化过程：取0.5～2mgM₁M₂-LDHs-CO₃^2-催化剂均匀涂覆至毛玻璃片，将其置于顶照式石英反应釜内并加入1～10mL反应液；使用惰性气氛置换釜内空气并维持釜内压力为0.1～0.5Mpa；采用200～450W氙灯作为光源开启反应；所述反应液为水、乙醇、甘油及5-羟甲基糠醛中的一种；

(2)CO₂捕获耦合制氢过程：反应6～24h后停止光照并将反应液取出，常温常压下使用CO₂混合气置换釜内气体并将H₂O引入釜内；所述CO₂混合气以氮气为平衡气，含有体积分数为0.04～100％的CO₂，0.01～0.08％的SO₂或/和0.01～0.05％的NO₂；

(3)经过步骤(2)的催化剂可重复用于步骤(1)的反应并可多次循环。