本发明涉及化学固碳，具体涉及一种液态金属化学固化二氧化碳的方法。
背景技术：
1、近年来，大量使用化石燃料造成了严重的环境污染，还会排放大量的二氧化碳。为了应对碳排放量日益增加造成的全球气候变化危机，对二氧化碳的转化成为当前的研究热点，而碳捕获、利用与封存(carbon capture，utilization and storage)成为了应对全球气候变化的关键技术之一。
2、二氧化碳转化的目标产物以一碳的一氧化碳最为常见，另外还有其他如甲醇、甲酸和部分乙醇等产物。cn 104477910a公开了一种光热化学循环分解二氧化碳制备一氧化碳的方法，包括步骤：取硝酸锌、去离子水、冰醋酸、无水乙醇混合制得溶液a，取钛酸丁酯加入无水乙醇中制得溶液b，将溶液a倒入溶液b中搅拌至凝胶，将胶体烘干并研磨成细粉后，加热焙烧制得二元复合金属氧化物，然后使用光源照射反应后，再通入co2加热反应产生co。
3、cn 114105723a公开了一种二氧化碳通过金属氢化物转化为甲烷的方法，包括如下步骤：步骤1，将mg粉与h2在300-600℃下进行加氢反应，得到mgh2储氢材料；先将mg粉与过渡金属进行球磨，之后将所得混合物与h2在300-600℃下进行加氢反应，得到复合镁系储氢材料；步骤2，将吸附有co2的分子筛与mgh2储氢材料或复合镁系储氢材料在惰性气体的保护下，于250-600℃下进行反应，得到混合气体；步骤3，将混合气体中的甲烷进行分离，得到甲烷。
4、以上发明的研究核心在于将二氧化碳进行转化利用，但是根据当前的二氧化碳排放水平，这些能够降低排放量的二氧化碳处理技术转化所得产品可能使其失去经济性。因此，部分学者认为技术开发重点是捕获-储存，尤其是在储存技术上需要做出更多的技术投入。
5、化学固化二氧化碳是二氧化碳处理的重要技术途径之一，例如使用氧化钙等碱性氧化物将二氧化碳转变为碳酸盐。cn 114262631a公开了一种新型固体氧化物与水制氢的方法与装置，将煤和/或生物质和/或垃圾与氧化物均匀混合形成反应物料，超临界水/高温水蒸气/高压水蒸气与反应物料气化反应生成氢气和二氧化碳，同时二氧化碳与氧化物进行碳酸化反应，碳酸化反应放出的热量提供气化反应吸收的热量，实现了将二氧化碳固化成无害的碳酸钙，达到减少或不排放二氧化碳的目的。但是碱的循环使用，一般需要900-1000℃以上的高温将氧化钙回收再利用，即使是加入其它金属氧化物进行改进，往往也需要750-850℃的高温进行回收处理，极大提高了能耗。
6、另外，对于在封闭空间这种特殊的应用场景中去除二氧化碳，通常采用强碱性物质吸附、引入氢氧化锂二氧化碳去除剂、超氧化物二氧化碳去除技术或物理变温变压吸附等方法，但可能存在试剂消耗量大、成本高以及工艺复杂等缺陷。
7、因此针对现有技术的不足，亟需提供一种成本较低且二氧化碳反应效率高的化学固化二氧化碳的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种液态金属化学固化二氧化碳的方法，采用液态金属还原二氧化碳，所述液态金属为能够产生两性氧化物并且具有特定电子结构的低熔点金属组分，使得二氧化碳中的碳能够与金属高效产生金属-碳中间体，进一步使得碳链聚合生成固体碳，具有高效简便且成本低廉的特点。
2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、本发明提供了一种液态金属化学固化二氧化碳的方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)将含有二氧化碳的气体通入液态金属中进行反应，经固液分离得到液态金属与固态混合物；
5、(2)步骤(1)所得固态混合物经碱处理，得到碳单质与金属盐溶液；所得金属盐溶液经电解处理，得到固态金属与氧气；
6、所述液态金属包括活性组分，所述活性组分包括ga、al、sn或zn中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括ga与sn的组合，sn与zn的组合，ga、sn与zn的组合，或ga、al、sn与zn的组合。
7、所述活性组分具有多种不同的选择，ga使得溶液体系的熔点接近或者低于室温，便于在温和条件下操作；多种合金组分配合形成的高熵合金体系可以提高固体碳率，从而提升反应效率；选择sn与zn等低成本材料为主要组分，可以通过适当提高操作温度以换取低成本。
8、本发明提供的方法，将含有二氧化碳的气体直接通入液态金属，产生气液接触，反应立即产生固体碳，反应过程中二氧化碳会氧化部分金属组分，这一过程的反应方程式如下：
9、co2(气)+m(液)→c(固)+mo2(固)(1)
10、其中，m代表金属元素。产生的固体碳与金属氧化物由于密度较小漂浮于液态金属表面，使用碱溶液处理固态混合物，其中，金属氧化物会与碱作用形成金属盐溶液，碳作为固体留存；电解金属盐溶液，可以回收固态金属，同时产生氧气，反应过程如下：
11、mo2+2oh-→mo32-+h2o (2)
12、mo32-+h2o→m↓+2oh-+o2↑ (3)
13、反应(2)和(3)在金属盐溶液中进行，产生的金属在电极上沉积回收，氧气作为唯一的气态产物释放，金属盐溶液中的化学-电化学加和反应为：
14、mo2→m+o2↑ (4)
15、先进行反应(1)，再通过反应(4)回收金属，将两反应加和，总反应为：
16、co2→c(固)+o2↑(5)
17、本发明提供的方法中操作温度较为温和，需要消耗的能量只有维持液态金属为液态的部分内能以及电解金属盐溶液消耗的电能，达成的反应是二氧化碳变为固体碳，释放出氧气。
18、优选地，步骤(1)所述液态金属包括辅助组分，所述辅助组分包括in、bi、cd、cu、ni、hg、pb、cr或ce中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括in、bi、cd与cu的组合，in与bi的组合，cd、cu、ni与hg的组合，或in、bi、cd、cu、ni、hg、pb、cr与ce的组合。
19、优选地，步骤(1)所述液态金属由固态金属经熔炼或湿法还原得到。
20、优选地，步骤(1)所述含有二氧化碳的气体中二氧化碳的浓度为0.001-100％，例如可以是0.001％、0.1％、10％、50％或100％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
21、优选地，步骤(1)所述通入时的温度为20-400℃，例如可以是20℃、100℃、200℃、300℃或400℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、根据所述通入时的温度选择不同熔点的金属，保证金属以液态的形式接触二氧化碳。
23、优选地，步骤(1)所述反应在气-液反应装置中进行。
24、优选地，所述气-液反应装置的顶部设置有进气口。
25、优选地，所述进气口用于通入含有二氧化碳的气体。
26、优选地，步骤(1)所述固态混合物为碳单质与金属氧化物的混合物。
27、优选地，步骤(2)所述碱处理所用碱溶液的浓度为0.1-10mol/l，例如可以是0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、5mol/l或10mol/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
28、优选地，所述碱溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。
29、优选地，步骤(2)所述碳单质在碱处理后经清洗处理得到。
30、优选地，步骤(2)所述固态金属在电极上沉积得到。
31、作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
32、(1)将含有二氧化碳浓度为0.001-100％的气体在20-400℃下由进气口通入气-液反应装置中与液态金属进行反应，经固液分离得到液态金属以及固态混合物；
33、所述液态金属包括活性组分，所述活性组分包括ga、al、sn或zn中的任意一种或至少两种的组合；所述液态金属包括辅助组分，所述辅助组分包括in、bi、cd、cu、ni、hg、pb、cr或ce中的任意一种或至少两种的组合；所述液态金属由固态金属经熔炼或湿法还原得到；
34、(2)步骤(1)所得固态混合物经浓度为0.1-10mol/l的氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液碱处理，得到碳单质与金属盐溶液；所得金属盐溶液经电解处理，得到沉积在电极上的固态金属与氧气。
35、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
36、本发明提供的液态金属化学固化二氧化碳的方法，采用能够产生两性氧化物并且具有特定电子结构的低熔点金属组分，以液态形式还原二氧化碳，并通过还原过程回收金属组分，二氧化碳的反应效率可达1.89mmol/h，具备条件温和、反应效率高以及成本低的特点。