本文關(guān)鍵詞：氧化亞銅納米材料的制備及其用于電化學(xué)還原二氧化碳的研究

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【摘要】：CO2是由化石燃料的燃燒和動植物自然過程產(chǎn)生的污染最為嚴重的溫室氣體,但它也同樣是地球動植物生長和人類工業(yè)用途重要的資源,因此CO2的有效轉(zhuǎn)化是能夠同時解決緩解溫室氣體和能源枯竭的方法,其轉(zhuǎn)化有多種形式,其中電化學(xué)轉(zhuǎn)化C02,因其可控性、清潔性、易利用性等優(yōu)勢受到了極大的關(guān)注。對于C02的電化學(xué)還原的催化劑,銅材料是被廣泛研究的材料之一,其催化還原可得到CO及多種碳氫化合物,如甲烷、乙烯等。目前主要的銅材料電極為多晶銅、原位電沉積銅電極、銅涂層擴散電極和納米銅電極,但銅還原C02較高的過電位以及還原過程中催化劑的失活現(xiàn)象等限制其進一步應(yīng)用,因此通過修飾銅材料提升銅的催化活性和選擇性成為具有意義的研究內(nèi)容。主要研究如下：1、采用電沉積-熱處理二步法,制備Cu2ONws/Nif,即以泡沫鎳作為基底,進行銅沉積,而后進行熱處理及表面氧化物還原,制備泡沫鎳鍍銅電極。將Cu2ONws/Nif應(yīng)用于C02電化學(xué)還原中,發(fā)現(xiàn)其可提高電化學(xué)還原CO2到CO的選擇性,同時表面有納米線的生成和氧化亞銅的生成,分析認為選擇性的提高與納米線生成和氧化銅亞銅的生成有關(guān)。2、將Cu2ONws/Nif, Cu、Cu/Nif和Cuf四種銅材料電極應(yīng)用于電化學(xué)還原CO2中,對其還原產(chǎn)物的電流效率以及電極性質(zhì)進行比較,研究發(fā)現(xiàn)Cu2ONws/Nif其還原得到CO高于其他Cu電極14倍左右,顯著提高對CO的選擇性。3、將Cu2ONws/Nif的制備方法進行優(yōu)化,實驗表面在電沉積2000s,熱處理時間為12 h,熱處理溫度為500℃時,電極的催化性能最佳,同時此時表面納米線生長最好,因低溫短時的熱處理對納米線的生長不利。因此認為,Cu2ONws/Nif表面納米線直接影響電極的催化性能。
【關(guān)鍵詞】：電沉積 電化學(xué)還原CO_2 氧化亞銅納米線
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景14
• 1.2 二氧化碳的電化學(xué)還原14-16
• 1.2.1 二氧化碳還原的原理14-15
• 1.2.2 二氧化碳電化學(xué)還原的優(yōu)點15-16
• 1.3 CO_2還原的電極材料16-21
• 1.3.1 金屬電極16-20
• 1.3.2 氣體擴散電極20-21
• 1.3.3 修飾電極21
• 1.4 CO_2電化學(xué)還原產(chǎn)物選擇性的影響因素21-22
• 1.5 催化劑穩(wěn)定性和活性的影響因素22-23
• 1.6 CO_2電化學(xué)還原存在的挑戰(zhàn)23-24
• 1.7 本論文的主要研究內(nèi)容24-26
• 1.7.1 選題依據(jù)24-25
• 1.7.2 主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 研究方法及條件26-34
• 2.1 實驗藥品和裝置26-27
• 2.2 催化劑的制備方法27-28
• 2.2.1 電極片預(yù)處理27
• 2.2.2 電沉積方法27-28
• 2.3 電化學(xué)實驗裝置28-29
• 2.4 電極性能測試29-31
• 2.4.1 循環(huán)伏安法29-30
• 2.4.2 線性掃描伏安法30
• 2.4.3 塔菲爾曲線30-31
• 2.5 產(chǎn)物分析31-32
• 2.5.1 氣相色譜法31
• 2.5.2 核磁共振波譜法31-32
• 2.6 表征32-34
• 2.6.1 X射線衍射(XRD)32
• 2.6.2 掃描電子顯微鏡(SEM)32-34
• 第三章 Cu_2O_(Nws)/Ni_f制備及分析34-44
• 3.1 電極制備34-35
• 3.1.1 基底預(yù)處理34
• 3.1.2 銅電沉積34-35
• 3.1.3 電極熱處理35
• 3.2 循環(huán)伏安測試35-36
• 3.3 恒電位電解36-40
• 3.4 穩(wěn)定性測試40-41
• 3.5 表征41-42
• 3.6 小結(jié)42-44
• 第四章 不同銅材料電化學(xué)還原CO_244-50
• 4.1 線性掃描分析44-45
• 4.2 恒電位電解45-47
• 4.3 塔菲爾曲線47-48
• 4.4 表征48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第五章 Cu_2O_(Nws)/Ni_f性能優(yōu)化50-64
• 5.1 電沉積時間影響50-53
• 5.1.1 線性掃描分析50-51
• 5.1.2 恒電位電解51-52
• 5.1.3 塔菲爾曲線52-53
• 5.2 熱處理溫度53-56
• 5.2.1 線性掃描分析53-54
• 5.2.2 恒電位電解54-55
• 5.2.3 塔菲爾曲線測試55-56
• 5.3 熱處理時間56-60
• 5.3.1 線性掃描56-57
• 5.3.2 恒電位電解57-59
• 5.3.3 塔菲爾曲線測試59-60
• 5.4 表征60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 參考文獻66-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-74
• 致謝74-76
• 作者及導(dǎo)師介紹76-77
• 附件77-78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李雪莉;;化學(xué)修飾電極的研究進展[J];價值工程;2010年03期

2 姚長斌,景麗潔,宮柏艷,張麗梅;化學(xué)修飾電極應(yīng)用研究進展[J];河南化工;2002年02期

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本文編號：985865