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一种以铜-金属有机骨架材料为中间界面层的双极膜及其制备方法，所述双极膜是由阳离子交换膜层、阴离子交换膜层和中间界面层构成；所述方法是采用逐层流延法，将阳离子交换膜液流延于洁净的玻璃板上，室温风干后获得阳离子交换膜，再将中间界面层膜液采用化学交联或物理吸附的方法流延于阳离子交换膜表面，干燥处理后获得中间界面层，最后将阴离子交换膜液流延于中间界面层表面形成阴离子交换膜，干燥后即得双极膜。本发明制备的双极膜具有良好的电催化和光催化双重性能，水解离电压低，工作电流密度大，性能稳定，使用寿命长，而且双极膜中间界面层水解离提供的连续不断H+，为氮气还原为氨提供了原料，有利于实现氮气还原为氨的可持续操作。

一种以铜-金属有机骨架材料为中间界面层的双极膜在光电催化固氮中的应用，所述应用是以中间界面层含有铜-金属有机骨架材料的双极膜作为阴极室和阳极室的隔膜，配制离子液体电解质溶液，金属及其氧化物作为阳极，半导体材料及过渡金属氧化物作为阴极，在光电催化作用下，将氮气固定并还原为氨；本发明应用于氮气固定和还原，固氮量可高达400-1000μmolL−1h-1，而且双极膜中间界面层水解离提供连续不断的H+，为氮气还原为氨提供了原料，有利于实现氮气还原为氨的可持续操作。

一种双极膜表面粉末态光催化剂在CO2还原中的应用是以表面负载粉末态光催化的双极膜作为阴极室和阳极室的隔膜，所述双极膜的阳离子交换膜表面负载P型半导体光催化剂粉末；所述双极膜的阴离子交换膜表面负载N型半导体光催化剂粉末，将P型半导体光催化剂粉末作为阴极，将N型半导体光催化剂粉末作为阳极，采用氙灯作为光源，外加电压作用下进行光电催化CO2还原，阳极室进行水氧化反应。双极膜中间界面层水解离不仅为CO2还原提供连续不断的H+，而且不会由于H+浓度过高而发生析氢反应，同时离子液体提高了CO2 的溶解度和质子的传递速率，提高了CO2还原效率。