二氧化碳等离子分解用催化剂及其制备方法、二氧化碳等离子分解用催化系统及其应用

摘要

本发明提供了一种二氧化碳等离子分解用催化剂及其制备方法，包括球形载体和负载于球形载体上的非贵金属氧化物；其中，球形载体包括氧化铝、氧化钛、13X分子筛和氧化硅中的一种或多种；非贵金属氧化物的质量为球形载体质量的1～40％。本发明还提供了二氧化碳等离子分解用催化系统和应用，将本发明提供的催化剂填充于系统中，与等离子体相适应，有效降低等离子体的活化能垒，进而提高等离子分解二氧化碳过程中的能量效率。实施例的结果表明，将本发明所提供的催化剂用于等离子体分解二氧化碳系统中，二氧化碳的转化率高达25％，而能量效率高达25％。

说明书

技术领域

本发明属于二氧化碳等离子分解技术领域，尤其涉及一种二氧化碳等离子分解用催化剂及其制备方法、二氧化碳等离子分解用催化系统及其应用。

背景技术

随着工业的不断发展，化石能源的消耗日益增加，二氧化碳的排放量迅速增加。众所周知，二氧化碳作为一种温室气体，其排放量增加会导致全球变暖，并引发一系列的生态问题。二氧化碳不仅是一种温室气体，同时也是一种宝贵的碳资源，被称为“二十一世纪的新碳源”：据估计，地球上二氧化碳的含碳量是煤、石油、天然气等化石燃料含碳量的十倍。无论从碳资源充分利用的角度，还是环境生态保护的角度，解决二氧化碳排放问题、探索合理利用二氧化碳资源的有效途径都具有十分重要的意义。

目前解决二氧化碳排放的方法有地质封存、微藻固定以及化学转化。其中，化学转化法可以将二氧化碳转化成有用的化学品，是减少碳排放并且综合利用二氧化碳资源的最佳选择。常用的二氧化碳化学转化法有二氧化碳和甲烷的干式重整制备合成气；二氧化碳加氢制备甲烷、甲醇或二甲醚等化合物；二氧化碳还可以直接分解成一氧化碳和氧气，而一氧化碳可以作为合成众多高附加值的化工产品的原料。

但是，二氧化碳是直线型对称三原子分子，分子结构非常稳定，若采用常规热催化的方法，不仅需要较高的温度，消耗大量的能量，并且存在高温条件下催化剂失活的问题。

低温等离子体放电会在低温的条件下产生大量活性物种(中性原子、激发态分子以及自由基)和高能电子(1-10eV)，该能量足够分解二氧化碳分子 (分解二氧化碳的标准摩尔反应焓为2.9eV)，进而低温等离子分解二氧化碳技术受到广泛关注。但是低温等离子分解二氧化碳转化率受放电功率影响，要获得较高的二氧化碳转化率，必须提高放电功率，不可避免地会导致能量效率低的问题，限制了等离子体在分解二氧化碳中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二氧化碳等离子分解用催化剂及其制备方法、等离子体-催化剂系统及其应用，本发明在等离子分解二氧化碳过程中，采用制备得到的催化剂，具有较高的能量效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种二氧化碳等离子分解用催化剂，包括球形载体和负载于所述球形载体表面的非贵金属氧化物；所述球形载体包括氧化铝、氧化钛、 13X分子筛和氧化硅中的一种或多种；所述非贵金属氧化物的质量为球形载体质量的1～40％。

优选的，所述非贵金属为钼、钴、铁、铜和镍中的一种或两种。

优选的，所述球形载体的粒径为1～5mm。

本发明提供了上述技术方案所述二氧化碳等离子分解用催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将球形载体在非贵金属盐溶液中进行浸渍，得到催化剂前躯体；所述浸渍的时间为0.5～2h；

所述非贵金属盐溶液中非贵金属离子的质量以相应氧化物的质量计，所述非贵金属氧化物的质量为干燥后球形载体质量的1～40％；

(2)将所述步骤(1)得到的催化剂前躯体依次干燥后，在氩气气氛下进行放电处理，得到二氧化碳等离子分解用催化剂。

优选的，所述步骤(1)中球形载体经球形载体原料进行干燥得到；所述干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为3～5h。

优选的，所述步骤(2)中放电处理的输入功率为30～90W，放电处理的时间为0.5～1h。

本发明还提供了一种二氧化碳等离子分解用催化系统，包括含有上进气口、下出气口和筛板的柱状筒体、位于所述柱状筒体外表面的正电极和位于所述柱状筒体中心轴线的接地电极，其特征在于，所述柱状筒体内含有填充于所述筛板上方的前述技术方案所述的催化剂；所述柱状筒体为绝缘筒体；所述筛板上表面与正电极的底端平齐。

优选的，所述柱状筒体的内壁到接地电极的距离为3～8mm；所述正电极的高度为50～150mm。

优选的，所述催化剂的填充高度为所述正电极高度的10～100％。

本发明提供了前述技术方案所述的二氧化碳等离子分解用催化系统在二氧化碳分解中的应用，在放电条件下，将二氧化碳通入所述催化系统；所述放电的有效功率为2～20W。

本发明提供了一种二氧化碳等离子分解用催化剂，包括球形载体和负载于球形载体表面的非贵金属氧化物；其中，球形载体包括氧化铝、氧化钛、 13X分子筛和氧化硅中的一种或多种；非贵金属氧化物的质量为球形载体质量的1～40％。本发明提供的催化剂相貌规整，使得用于等离子体分解二氧化碳系统时，能够在其表面均匀放电，与等离子体相适应，等离子活化二氧化碳产生的活性物种，特别是振动激发态的物种可以吸附到催化剂的表面，有利于降低二氧化碳的转化能垒，并且有效降低等离子体的活化能垒，进而提高等离子分解二氧化碳过程中的能量效率。实施例的结果表明，将本发明所提供的催化剂用于等离子体分解二氧化碳系统中，显著降低等离子反应的活化能垒，无需提高放电功率，即可在提高二氧化碳转换率的同时提升能量效率，二氧化碳的转化率高达25％，而能量效率高达25％，高于采用传统催化剂的等离子分解二氧化碳过程中的8.6％的转化率和8.8％的能量效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的二氧化碳等离子分解用催化系统的结构主视图；

其中，1为上进气口，2为接地电极，3为正电极，4为柱状筒体，5为催化剂，6为筛板，7为下出气口；

图2为本发明实施例1制备得到的催化剂的XRD图；

图3为本发明实施例3制备得到的催化剂的XRD图。

具体实施方式

本发明提供了一种二氧化碳等离子分解用催化剂，包括球形载体和负载于所述球形载体表面的非贵金属氧化物；所述球形载体包括氧化铝、氧化钛、 13X分子筛和氧化硅中的一种或多种；所述非贵金属氧化物的质量为球形载体质量的1～40％。

在本发明中，所述二氧化碳等离子分解用催化剂包括球形载体和负载于所述球形载体表面的非贵金属氧化物。在本发明中，所述球形载体包括氧化铝、氧化钛、13X分子筛和氧化硅中的一种或多种，所述球形载体的粒径优选为1～5mm。本发明对所述球形载体的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的相应的市售商品即可。在本发明中，所述非贵金属氧化物均匀分布在所述球形载体表面。

在本发明中，所述非贵金属优选为钼、钴、铁、铜和镍中的一种或两种；当所述非贵金属是钼、钴、铁、铜和镍中的两种时，本发明对不同非贵金属间的用量没有特殊要求，以任意比例混合均可。在本发明中，所述非贵金属氧化物的质量为球形载体质量的1～40％，优选为5～20％，进一步优选为 10～15％。

在本发明中，所述二氧化碳等离子分解用催化剂与所述催化剂中球形载体的粒径相同，所述催化剂的粒径优选为1～5mm，进一步优选为2～4mm。

本发明还提供前述技术方案所述二氧化碳等离子分解用催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将球形载体在非贵金属盐溶液中进行浸渍，得到催化剂前躯体；所述浸渍的时间为0.5～2h；

所述非贵金属盐溶液中非贵金属离子的质量以相应氧化物的质量计，所述非贵金属氧化物的质量为干燥后球形载体质量的1～40％；

(2)将所述步骤(1)得到的催化剂前躯体干燥后，在氩气气氛下进行放电处理，得到二氧化碳等离子分解用催化剂。

本发明将所述球形载体在非贵金属盐溶液中进行浸渍，得到催化剂前躯体。所述球形载体优选经球形载体原料进行干燥得到。在本发明中，所述干燥过程不会对球形载体的原化学组成产生影响，使得球形载体原料中孔隙扩大，提高比表面积，便于后续非贵金属在球形载体表面的沉积。在本发明中，所述干燥的温度优选为100～120℃，进一步优选为110～115℃；所述干燥的时间优选为3～5h，进一步优选为3.5～4h；所述干燥处理能够有效去除球形载体中吸附的水分。在本发明中，所述球形载体的原料包括氧化铝、氧化钛、13X分子筛和氧化硅中的一种或多种；本发明对所述球形载体的原料没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的相应球形载体的市售商品。

在本发明中，所述非贵金属盐溶液中非贵金属离子的质量以相应氧化物的质量计，所述非贵金属氧化物的质量优选为干燥后球形载体质量的1～40％，进一步优选为5～20％，更优选为10～15％。在本发明中，所述非贵金属盐溶液优选为非贵金属硝酸盐溶液和/或非贵金属酸根铵盐溶液中的一种或两种，进一步优选为硝酸铁溶液、硝酸钴溶液、硝酸铁溶液和钼酸铵溶液中的一种或两种。在本发明中，所述非贵金属盐溶液的摩尔浓度优选为0.5～1.5mol/L，进一步优选为1.0～1.2mol/L。

在本发明中，所述浸渍的时间为0.5～2h，优选为1～1.5h，进一步优选为 1.2～1.4h。本发明对所述浸渍的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的溶液浸渍方式即可。本发明在所述浸渍过程中，实现非贵金属盐在载体表面的吸附并借助毛细压力渗透到多孔载体的内表面。

浸渍后，本发明将所述得到的催化剂前躯体依次进行干燥和放电处理，得到二氧化碳等离子分解用催化剂。在本发明中，所述干燥的时间优选为 10～15h，进一步优选为12～13h；所述干燥的温度优选为100～120℃，进一步优选为110～115℃。本发明在所述干燥过程去除催化剂前躯体中残留的水分。

干燥后，本发明将所述干燥后的催化剂前躯体在氩气气氛下，进行放电处理，得到二氧化碳等离子分解用催化剂。在本发明中，所述放电处理的输入功率优选为30～90W，进一步优选为25～45W，更优选为30～40W；所述放电烧结的时间优选为0.5～1h，进一步优选为40～50min。本发明在氩气气氛下进行放电，将氩气电离为氩等离子体，在氩等离子作用下，催化剂前躯体的晶体水被充分脱除，并且使催化剂前躯体中非贵金属盐分解成为氧化物，进而获得相应的晶型。本发明用氩等离子处理代替传统的热焙烧，可避免传统热焙烧催化剂活性组分由高温而引起的烧结和团聚问题。

本发明还提供了一种二氧化碳等离子分解用催化系统，包括含有上进气口、下出气口和筛板的柱状筒体、位于所述柱状筒体外表面的正电极和位于所述柱状筒体中心轴线的接地电极，其特征在于，所述柱状筒体内含有填充于所述筛板上方的前述技术方案所述的催化剂；所述柱状筒体为绝缘筒体；所述筛板上表面与正电极的底端平齐。

如图1所示，本发明提供的二氧化碳等离子分解用催化系统包括柱状筒体4、位于所述柱状筒体外表面的正电极3和位于所述柱状筒体中心轴线的接地电极2。在本发明中，所述柱状筒体为绝缘筒体，优选为石英筒体或陶瓷筒体；所述柱状筒体作为正电极和接地电极间的阻挡介质，便于放电过程中等离子体的高效电离，使得电离出的低温等离子与催化剂有效结合。本发明对所述绝缘筒体的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品或将原料石英或陶瓷自行制备而成；当采用自行制备的方式时，本发明对所述绝缘筒体的制备方法没有特殊限定，以能得到目标规格的绝缘筒体即可。在本发明的实施例中，所述柱状筒体具体为线筒式筒体，便于正电极以缠绕的形式分布于所述柱状筒体表面。在本发明中，所述柱状筒体的壁厚优选为 1～2mm。

如图1所示，在本发明中，所述柱状筒体含有上进气口1、下出气口7和筛板6。在本发明中，所述筛板6位于柱状筒体的上进气口1和下出气口7中间区域，与柱状筒体的地面平行；所述筛板起到支撑柱状筒体内催化剂的作用。在本发明中，所述筛板的材质优选为聚四氟乙烯。在本发明中，所述筛板的筛孔优选≤所述催化剂的粒径，进一步优选为0.5～1mm。

本发明提供的二氧化碳等离子分解用催化系统包括位于所述柱状筒体中心轴线的接地电极；在本发明中，所述接地电极优选与柱状筒体的上下表面接触，稳固于所述催化系统中。在本发明中，所述接地电极优选为不锈钢电极或铜电极。

在本发明中，所述柱状筒体的内壁到接地电极的距离优选为3～8mm，进一步优选为4～7mm，更优选为5～6mm。本发明采用所述柱状筒体，在放电过程中，所述柱状筒体的内壁到接地电极的距离作为放电间距，确保放电均匀。

本发明提供的二氧化碳等离子分解用催化系统包括位于所述柱状筒体外表面的正电极，所述正电极的底端与筛板平齐。在本发明中，所述正电极优选为不锈钢网和/或铜网；本发明优选将正电极缠绕于所述柱状筒体的外表面。在本发明中，所述正电极的高度优选为50～150mm，进一步优选为60～120mm，更优选为80～100mm。在本发明中，所述催化系统中接地电极和正电极对应区域形成放电区域。

在本发明中，所述柱状筒体内含有填充于所述筛板上方的前述技术方案所述的催化剂；所述催化剂的填充高度优选为所述正电极高度的10～100％，进一步优选为20～90％，更优选为30～60％，最优选为50％。本发明所述催化剂和放电过程中产生的等离子体良好配合，共同促进二氧化碳的分解。在本发明中，所述催化剂的加入可以增强电场强度，转变放电类型，将体相放电转变催化剂表面放电，进而抑制二氧化碳分解的逆反应，有利于提高二氧化碳的转化率；再者，等离子活化二氧化碳产生的活性物种，特别是振动激发态的物种可以吸附到催化剂的表面，有利于降低二氧化碳的转化能垒，进而提高能量的利用效率。

本发明还提供了上述技术方案所述的二氧化碳等离子分解用催化系统在二氧化碳分解中的应用，在放电条件下，将二氧化碳通入所述催化系统。在本发明中，所述放电有效功率为2～20W，优选为6.1～8W。本发明将二氧化碳通入所述催化系统过程中，所述二氧化碳的流量优选为20～100mL/min，进一步优选为30～80mL/min，更优选为40～60mL/min；所述二氧化碳的体积空速优选为150～750h^-1，进一步优选为300～700h^-1，更优选为400～600h^-1。

下面结合实施例对本发明提供的一种二氧化碳等离子分解用催化剂及其制备方法、二氧化碳等离子分解用催化系统及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

对比例1

按照图1的方式提供线筒式介质阻挡放电型等离子反应器，其中反应器的筒体为石英材质，筒体的外表面缠绕不锈钢网作为反应器的高压放电正电极，高压放电正电极的长度为150mm，筒体中心孔沿轴线插入不锈钢作为反应器的接地电极，接地电极到筒体内壁的间距为6mm。

分解过程中二氧化碳从筒体的上进气口进入反应器，产品由下部出气口排出反应器，控制二氧化碳的流速40mL/min，放电有效功率9.4W，频率 10kHz。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

对比例2

取15g的氧化铝小球，球形氧化铝的直径在2～3mm之间，然后在110度的烘箱中预处理3h，得到备用氧化铝小球。

按照图1的方式提供线筒式介质阻挡放电型等离子反应器，其中反应器的筒体为石英材质，筒体的外表面缠绕不锈钢网作为反应器的高压放电正电极，高压放电正电极的长度为150mm，筒体中心孔沿轴线插入不锈钢作为反应器的接地电极，接地电极到筒体内壁的间距为6mm，与接地电极平行的位置设置聚四氟乙烯筛板，将得到的15g的备用Al₂O₃填充在筒体内，催化剂的填充高度达到正电极高度的100％。

分解过程中二氧化碳从筒体的上进气口进入反应器，产品由下部出气口排出反应器，控制二氧化碳的流速40mL/min，放电有效功率7.4W，频率 10kHz。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例1

取15g的氧化铝小球，球形氧化铝的直径在2～3mm左右，然后在110℃的烘箱中预处理3h；得到氧化铝小球备用；

按照成型催化剂中氧化钼的质量为载体质量的10％，配置一定浓度的钼酸铵溶液；将氧化铝小球在溶液中浸渍1h，在120℃条件下过夜干燥后，Ar 气氛中，控制50W放电输入功率，放电处理1h，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，结果如图2所示；由图2可知，得到的催化剂是 10％MoO₃/Al₂O₃，即MoO₃为催化剂总质量的10％，非贵金属在球形载体表面以氧化物的形式存在。

按照图1的方式提供线筒式介质阻挡放电型等离子反应器，其中反应器的筒体为石英材质，筒体的外表面缠绕不锈钢网作为反应器的高压放电正电极，高压放电正电极的长度为150mm，筒体中心孔沿轴线插入不锈钢作为反应器的接地电极，接地电极到筒体内壁的间距为6mm，与接地电极平行的位置设置聚四氟乙烯筛板，将得到的10％MoO₃/Al₂O₃全部填充在筒体内，催化剂的填充高度达到正电极高度的100％；

分解过程中二氧化碳从筒体的上进气口进入反应器，产品由下部出气口排出反应器，控制二氧化碳的流速40mL/min，放电有效功率6.1W，频率 10kHz。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例2

按照实施例1的方式制备催化剂，区别在于，浸渍过程中采用的浸渍液为硝酸钴溶液，溶液的浓度按照成型催化剂中氧化钴质量为载体质量5％配制，浸渍时间为1h，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到的催化剂是5％Co₂O₃/Al₂O₃。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.0W。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例3

按照实施例1的方式制备催化剂，区别在于，浸渍过程中采用的浸渍液为钼酸铵与硝酸钴混合溶液，溶液的浓度按照成型催化剂中氧化钴、氧化钼质量分别为载体质量10％、5％配制，浸渍时间为1h；得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，结果如图3所示；由图3可知，得到的催化剂是 10％MoO₃5％Co₂O₃/Al₂O₃，即MoO₃为催化剂总质量的10％，Co₂O₃为催化剂总质量的5％，非贵金属在球形载体表面以氧化物的形式存在。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.6w。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例4

取15g的TiO₂小球，球形氧化铝的直径在2～3mm左右，然后在110℃干燥箱内干燥3h，得到TiO₂小球备用；

按照成型催化剂中氧化钴、氧化钼质量分别为载体质量10％、5％，配制一定浓度的钼酸铵与硝酸钴的混合溶液；将TiO₂小球在溶液中浸渍1h，在>35％Co₂O₃/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的100％，放电有效功率为6.9W。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例5

取15g的13x小球，直径在2～3mm左右，然后在110℃干燥箱内干燥3h，得到13X小球备用；

按照成型催化剂中氧化钴、氧化钼质量分别为载体质量10％、5％，配制一定浓度的钼酸铵与硝酸钴的混合溶液；将13x小球在溶液中浸渍1h，在>35％Co₂O₃/13X。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的10％MoO₃5％Co₂O₃/13X部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的100％，放电有效功率为7.9W。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例6

取15g的SiO₂小球，直径在2～3mm左右，然后在110℃干燥箱内干燥3h，得到SiO₂小球备用；

按照成型催化剂中氧化钴、氧化钼质量分别为载体质量10％、5％，配制一定浓度的钼酸铵与硝酸钴的混合溶液；将SiO₂小球在钴前驱盐溶液中浸渍>35％Co₂O₃/SiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的10％MoO₃5％Co₂O₃/SiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的100％，放电有效功率为6.8w。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例7

按照实施例4的方式制备催化剂，区别在于，浸渍过程中采用的浸渍液为硝酸铁溶液，溶液的浓度按照成型催化剂中氧化铁质量为载体质量40％配制，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到催化剂是 20％Fe₃O₄/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的20％Fe₃O₄/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的100％，放电有效功率为6.8W。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例8

按照实施例4的方式制备催化剂，区别在于，浸渍过程中采用的浸渍液为硝酸铜溶液，溶液的浓度按照成型催化剂中氧化铜质量为载体质量40％配制，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到催化剂是 40％CuO/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的40％CuO/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的100％，放电有效功率为6.8W。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

实施例9

按照实施例4的方式制备催化剂，区别在于，浸渍过程中采用的浸渍液为硝酸镍溶液，溶液的浓度按照成型催化剂中氧化镍质量为载体质量15％配制，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到催化剂是 15％NiO/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的15％NiO/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的100％，放电有效功率为7.3W。

对流出的气体通过气相色谱法进行分析，可确定二氧化碳流经等离子反应器后，分解为一氧化碳和氧气。

对实施例1～9和对比例1、2的二氧化碳的转化效果进行分析，结果如表 1所示。

表1实施例1～9和对比例1、2的二氧化碳转化效果

由表1的数据可知，将本发明制备得到的催化剂用于等离子分解二氧化碳系统中，等离子体分解二氧化碳过程中能量效率显著提高，远高于未采用催化剂和采用传统催化剂的等离子体分解二氧化碳过程中的能量效率。

实施例10

按照实施例3制备催化剂，区别在于，干燥后的催化剂前驱体，在Ar气气氛下，控制30W放电输入功率，放电得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到催化剂是10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.7w。

实施例11

按照实施例3制备催化剂，区别在于，干燥后的催化剂前驱体，在Ar气气氛下，控制70W放电输入功率，得到10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.6w。

实施例12

按照实施例3制备催化剂，区别在于，干燥后的催化剂前驱体，在Ar气气氛下，控制90W放电输入功率，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行 XRD分析，可知得到催化剂为10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.4w。

实施例13

按照实施例3制备催化剂，区别在于，干燥后的催化剂前驱体，在Ar气气氛下，等离子处理0.5h，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到催化剂为10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.0w。

实施例14

按照实施例3制备催化剂，区别在于，干燥后的催化剂前驱体，在Ar气气氛下，等离子处理45min，得到催化剂，对制备得到的催化剂进行XRD分析，可知得到催化剂为10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂。

按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为7.6w。

实施例15

按照实施例4制备催化剂，按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的70％，放电有效功率为>

实施例16

按照实施例4制备催化剂，按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的50％，放电有效功率为>

实施例17

按照实施例4制备催化剂，按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，将得到的10％MoO₃5％Co₂O₃/TiO₂部分填充在筒体中，保证催化剂的填充高度达到正电极高度的30％，放电有效功率为>

实施例18

按照实施例1制备催化剂，按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为12.4W。

实施例19

按照实施例1制备催化剂，按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为16.8W。

实施例20

按照实施例1制备催化剂，按照实施例1的方式提供等离子反应器并用于二氧化碳的分解，区别在于，放电有效功率为20.3W。

对实施例10～20的二氧化碳的转化效果进行分析，结果如表2所示。

表2表1实施例10～20和实施例1、3和4的二氧化碳转化效果

案例放电功率W二氧化碳转化率％能量效率％实施例16.115.619.6实施例37.625.325.5实施例46.92123.2实施例107.713.513.4实施例117.623.223.4实施例127.420.721.4实施例13717.919.6实施例147.622.222.4实施例157.118.820.2实施例166.92022.1实施例177.424.224.9实施例1812.427.416.8实施例1916.830.113.7实施例2020.329.811.2

由表2的数据同样可知，将本发明制备得到的催化剂用于等离子分解二氧化碳系统中，等离子体分解二氧化碳过程中能量效率显著提高，远高于未采用催化剂和采用传统催化剂的等离子体分解二氧化碳过程中的能量效率。

以上实施例的结果表明，本发明在等离子分解二氧化碳过程中，采用制备得到的催化剂，具有较高的能量效率，将本发明所提供的催化剂用于等离子体分解二氧化碳系统中，二氧化碳的转化率高达25％，而能量效率高达 25％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。