[0010] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0011] 本发明的无纺布废布料取自浙江湖州市南浔镇马腰工业园，需要说明的是，本发明的无纺布废布料包括多种类型，如丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶、氯纶无纺布等均在本发明的保护范围之内。
[0012] 实施例1
[0013] 低温等离子体照射时间对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0014] 氮掺碳布的制备：如图1所示，称取氯化钠溶于水中，配制1moL/L的氯化钠水溶液，按照液固比1:1(mL:mg)分别称取氯化钠水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，10分钟后取出无纺布废布，得到盐浸废布；将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上，曝入气氛后接通电源，分别进行低温等离子体照射0.25小时、0.35小时、0.45小时、0.5小时、1.5小时、2.5小时、2.6小时、2.8小时、3小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为氢气与氮气混合气体，氢气与氮气体积比为3:100，低温等离子体照射作用电压为5kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与盐浸废布间距为0.2cm。
[0015] 通过二氧化碳还原反应性能测试研究上述制备的氮掺碳布的催化性能。具体测试步骤是：将双室带隔膜密闭反应器连接到电化学工作站(型号：CHI660E，上海辰华仪器有限公司)。以制备的氮掺碳布为主电极、Ag/AgCl为参比电极、铂片电极作为对电极，1moL/L碳酸氢钾溶液为电解液。测试前通入CO2气体至饱和并随后保持20mL/min流速持续通入CO2气体。测试过程中阴极气相产物通过气相色谱仪进行组分分析，使用氢火焰离子检测器检测二氧化碳还原产物浓度，以最大CO法拉第效率(FE％)来判断电极材料的催化性能。试验结果见表1。
[0016] 表1低温等离子体照射时间对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0017]
[0018] 由表1可看出，当低温等离子体照射时间小于0.5小时(如表1中，低温等离子体照射时间＝0.45小时、0.35小时、0.25小时以及表1中未列举的更低值)，低温等离子体照射时间过短，纺布中染色剂的分解和无纺布碳化均不充分，导致最大CO法拉第效率随着低温等离子体照射时间减小而显著降低。当低温等离子体照射时间等于0.5～2.5小时(如表1中，低温等离子体照射时间＝0.5小时、1.5小时、2.5小时)，氢气和氮气在放电通道中发生电离、解离，生成氢自由基和氮自由基，氢自由基与无纺布废布接触后可与无纺布废布中的氧结合生成水从而实现无纺布废布碳化，低温等离子体处置过程中释放大量的热，从而使得无纺布吸附的水发生汽化转化为水蒸气，水蒸气在放电通道中生成氢氧根自由基、氢自由基和水合电子，氢氧根自由基和氮自由基可加速无纺布中染色剂的分解并加速碳化过程，同时氮自由基还可加载在碳布上，从而实现碳布表面的氮掺杂，最终，最大CO法拉第效率均大于73％。当低温等离子体照射时间大于2.5小时(如表1中，低温等离子体照射时间＝2.6小时、2.8小时、3小时以及表1中未列举的更高值)，最大CO法拉第效率随着低温等离子体照射时间进一步增加变化不显著。因此，综合而言，结合效益与成本，当低温等离子体照射时间等于0.5～2.5小时，最有利于提高所制备氮掺碳布催化性能。
[0019] 实施例2
[0020] 氢气与氮气体积比对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0021] 氮掺碳布的制备：称取氯化钠溶于水中，配制3moL/L氯化钠水溶液，按照液固比2:1(mL:mg)分别称取氯化钠水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，20分钟后取出无纺布废布，得到盐浸废布；将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上；曝入气氛后接通电源，进行低温等离子体照射2.5小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为氢气与氮气混合气体，氢气与氮气体积比分别为1.5:100、2:100、2.5:100、3:
100、9:100、15:100、16:100、18:100、20:100，低温等离子体照射作用电压为27.5kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与盐浸废布间距为1.1cm。
[0022] 二氧化碳还原反应性能测试同实施例1，试验结果见表2。
[0023] 表2氢气与氮气体积比对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0024] 氢气与氮气体积比 FE％ 相对误差1.5:100 60.71％ ±0.1％
2:100 65.92％ ±0.1％
2.5:100 72.68％ ±0.2％
3:100 78.79％ ±0.1％
9:100 80.46％ ±0.1％
15:100 83.85％ ±0.1％
16:100 76.32％ ±0.1％
18:100 70.51％ ±0.2％
20:100 64.28％ ±0.3％
[0025] 由表2可看出，当氢气与氮气体积比小于3:100时(如表2中，氢气与氮气体积比＝2.5:100、2:100、1.5:100时以及表2中未列举的更低比值)，氢气较少，氢自由基生成量减少，无纺布废布碳化不充分，导致最大CO法拉第效率随着氢气与氮气体积比减小而显著降低。当氢气与氮气体积比等于3～15:100时(如表2中，氢气与氮气体积比＝3:100、9:100、
15:100时)，氢气和氮气在放电通道中发生电离、解离，生成氢自由基和氮自由基，氢自由基与无纺布废布接触后可与无纺布废布中的氧结合生成水从而实现无纺布废布碳化，氢氧根自由基和氮自由基可加速无纺布中染色剂的分解并加速碳化过程，同时氮自由基还可加载在碳布上，从而实现碳布表面的氮掺杂，最终，最大CO法拉第效率均大于78％。当氢气与氮气体积比大于15:100时(如表2中，氢气与氮气体积比＝16:100、18:100、20:100时以及表2中未列举的更高比值)，氢气过多，生成的氢自由基过量，氢自由基与氮自由基竞争性反应，从而使得碳布表面的氮掺杂效果变差，导致最大CO法拉第效率随着氢气与氮气体积比进一步增加显著降低。因此，综合而言，结合效益与成本，当氢气与氮气体积比等于3～15:100时，最有利于提高所制备氮掺碳布催化性能。
[0026] 实施例3
[0027] 介质板与盐浸废布间距对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0028] 氮掺碳布的制备：称取氯化钠溶于水中，配制5moL/L氯化钠水溶液，按照液固比3:1(mL:mg)分别称取氯化钠水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，30分钟后取出无纺布废布，得到盐浸废布；将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上。曝入气氛后接通电源，进行低温等离子体照射2.5小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为氢气与氮气混合气体，氢气与氮气体积比为15:100，低温等离子体照射作用电压为50kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与盐浸废布间距分别为0.1cm、
0.15cm、0.18cm、0.2cm、1.1cm、2cm、2.1cm、2.3cm、2.5cm。
[0029] 二氧化碳还原反应性能测试同实施例1，试验结果见表3。
[0030] 表3介质板与盐浸废布间距对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0031]介质板与盐浸废布间距 FE％ 相对误差
0.1cm 46.51％ ±0.2％
0.15cm 62.93％ ±0.2％
0.18cm 71.68％ ±0.1％
0.2cm 83.49％ ±0.1％
1.1cm 86.27％ ±0.1％
2cm 85.16％ ±0.1％
2.1cm 79.31％ ±0.1％
2.3cm 72.82％ ±0.2％
2.5cm 66.54％ ±0.1％
[0032] 由表3可看出，当介质板与盐浸废布间距小于0.2cm时(如表3中，介质板与盐浸废布间距＝0.18cm、0.15cm、0.1cm时以及表3中未列举的更低值)，介质板与盐浸废布间距过小，低温等离子体照射过程中布料易吸附到介质挡板上，从而造成反应器短路，放电通道消失，无纺布废布碳化与氮掺杂均不充分，从而导致最大CO法拉第效率随着介质板与盐浸废布间距减小而显著降低。当介质板与盐浸废布间距等于0.2～2cm时(如表3中，介质板与盐浸废布间距＝0.2cm、1.1cm、2cm时)，将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上后开启电源，介质板感应产生高密度的放电通道，氢气和氮气在放电通道中发生电离、解离，生成氢自由基和氮自由基，氢自由基与无纺布废布接触后可与无纺布废布中的氧结合生成水从而实现无纺布废布碳化，低温等离子体处置过程中释放大量的热，从而使得无纺布吸附的水发生汽化转化为水蒸气，水蒸气在放电通道中生成氢氧根自由基、氢自由基和水合电子，氢氧根自由基和氮自由基可加速无纺布中染色剂的分解并加速碳化过程，同时氮自由基还可加载在碳布上，从而实现碳布表面的氮掺杂，最终，最大CO法拉第效率均大于83％。当介质板与盐浸废布间距大于2cm时(如表3中，介质板与盐浸废布间距＝2.1cm、2.3cm、2.5cm时以及表3中未列举的更高值)，介质板与盐浸废布间距过大，介质板感应产生放电通道能量高密度降低，氢气和氮气在放电通道中发生电离、解离的效率降低，盐浸废布碳化与氮掺杂效果变差，导致最大CO法拉第效率随着介质板与盐浸废布间距进一步增加而显著降低。因此，综合而言，结合效益与成本，当介质板与盐浸废布间距等于0.2～2cm时，最有利于提高所制备氮掺碳布催化性能。
[0033] 实施例4
[0034] 氯化钠水溶液浓度对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0035] 氮掺碳布的制备：称取氯化钠溶于水中，分别配制0.5moL/L、0.7moL/L、0.9moL/L、1moL/L、3moL/L、5moL/L、5.2moL/L、5.5moL/L、6moL/L氯化钠水溶液，按照液固比3:1(mL:
mg)分别称取氯化钠水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，30分钟后取出无纺布废布，得到盐浸废布；将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上，曝入气氛后接通电源，进行低温等离子体照射2.5小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为氢气与氮气混合气体，氢气与氮气体积比为15:100，低温等离子体照射作用电压为
50kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与盐浸废布间距为1.1cm。
[0036] 二氧化碳还原反应性能测试同实施例1，试验结果见表4。
[0037] 表4氯化钠水溶液浓度对所制备氮掺碳布催化性能影响
[0038]氯化钠水溶液浓度 FE％ 相对误差
0.5moL/L 62.44％ ±0.1％
0.7moL/L 68.15％ ±0.2％
0.9moL/L 74.52％ ±0.1％
1moL/L 81.38％ ±0.2％
3moL/L 84.59％ ±0.1％
5moL/L 86.27％ ±0.1％
5.2moL/L 86.34％ ±0.1％
5.5moL/L 86.51％ ±0.2％
6moL/L 86.62％ ±0.2％
[0039] 由表4可看出，当氯化钠水溶液浓度小于1moL/L时(如表4中，氯化钠水溶液浓度＝0.9moL/L、0.7moL/L、0.5moL/L时以及表4中未列举的更低值)，无纺布废布导电性变差，电子束在无纺布表面积聚从而使得放电通道能量密度减小，最终导致最大CO法拉第效率随着氯化钠水溶液浓度减小而显著降低。当氯化钠水溶液浓度等于1～5moL/L时(如表4中，氯化钠水溶液浓度＝1moL/L、3moL/L、5moL/L时)，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，不仅可以去除无纺布废布上的杂质，同时可以将氯化钠吸附在无纺布废布上增加其导电性。最终，最大CO法拉第效率均大于81％。当氯化钠水溶液浓度大于5moL/L时(如表4中，氯化钠水溶液浓度＝5.2moL/L、5.5moL/L、6moL/L时以及表4中未列举的更高值)，随着氯化钠水溶液浓度进一步增加最大CO法拉第效率变化不显著。因此，综合而言，结合效益与成本，当氯化钠水溶液浓度等于1～5moL/L时，最有利于提高所制备氮掺碳布催化性能。
[0040] 不同制备工艺所制备氮掺碳布催化性能对比
[0041] 实施例5(本发明方法)
[0042] 称取氯化钠溶于水中，配制5moL/L氯化钠水溶液，按照液固比3:1(mL:mg)分别称取氯化钠水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，30分钟后取出无纺布废布，得到盐浸废布；将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上。曝入气氛后接通电源，进行低温等离子体照射2.5小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为氢气与氮气混合气体，氢气与氮气体积比为15:100，低温等离子体照射作用电压为50kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与盐浸废布间距分别为1.1cm。
[0043] 对比例1(无纺布废布浸泡在水溶液中)
[0044] 按照液固比3:1(mL:mg)分别称取水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在水溶液中，30分钟后取出无纺布废布，得到水浸废布；将水浸废布平铺在低温等离子体低压电极上。曝入气氛后接通电源，进行低温等离子体照射2.5小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为氢气与氮气混合气体，氢气与氮气体积比为15:100，低温等离子体照射作用电压为50kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与水浸废布间距分别为1.1cm。
[0045] 对比例2(作用气氛为空气)
[0046] 称取氯化钠溶于水中，配制5moL/L氯化钠水溶液，按照液固比3:1(mL:mg)分别称取氯化钠水溶液和无纺布废布，将无纺布废布浸泡在氯化钠水溶液中，30分钟后取出无纺布废布，得到盐浸废布；将盐浸废布平铺在低温等离子体低压电极上。曝入气氛后接通电源，进行低温等离子体照射2.5小时，得到氮掺碳布，其中曝入的低温等离子体作用气氛为空气，低温等离子体照射作用电压为50kV，低温等离子体照射采用介质挡板放电，介质板与盐浸废布间距分别为1.1cm。
[0047] 二氧化碳还原反应性能测试同实施例1，试验结果见表5。
[0048] 表5不同制备工艺所制备氮掺碳布催化性能对比
[0049] 不同制备工艺 FE％ 相对误差实施例5 86.27％ ±0.1％
对比例1 32.52％ ±0.1％
对比例2 43.78％ ±0.1％
[0050] 由表5可看出，本发明方法制备的氮掺碳布获得的最大CO法拉第效率远高于对比例1和对比例2工艺方法所制备的氮掺碳布且高于两者之和。相比于实施例5，对比例1的无纺布废布浸泡在水溶液中，无纺布废布导电性差，电子束在无纺布表面积聚从而使得放电通道能量密度小，最终导致无纺布碳化效果与氮加载效果差；对比例2的作用气氛为空气，只能生成少量的氮自由基，因此，无纺布的碳化及氮加载效果不佳。因此，氢氧化钠水溶液的浸泡及作用气氛对本发明起到较为关键的作用。
