近年來,二氧化碳的超標排放導致全球平均氣溫升高,其引發(fā)的“溫室效應”使全球各地氣候不斷惡化,因此二氧化碳問題亟待解決。電催化還原二氧化碳方法因其具有操作簡單、環(huán)境友好等優(yōu)點而受到了廣泛關注。目前,該電化學法的重點在于制備兼具高催化活性、選擇性與穩(wěn)定性的電極材料,因此,尋找合適的電極催化劑材料成為了解決這個問題的出路。金屬有機骨架化合物（MOFs）是一種具有大比表面積和有序孔道結構的新材料,以此為模版/前驅體制備的碳材料具有優(yōu)異的結構性能。MOFs衍生的碳材料擁有大比表面積和雜原子均勻分散的優(yōu)點,這使其在電催化還原二氧化碳領域具有傳統(tǒng)材料無可比擬的優(yōu)勢。本課題通過煅燒ZIF-67制備了Co@N-C復合材料,利用XRD、XPS、SEM和TEM等測試手段詳細研究了所制備復合材料的形貌、晶相、元素組成及化學存在狀態(tài),并研究了Co@N-C復合材料的電催化還原二氧化碳CO₂RR性能,探究了材料骨架結構及其上各元素存在形態(tài)對催化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同存在形式的Co物種具有不同的催化性能,具體而言,表面暴露的Co主要促進HER反應,而被C-N骨架包裹的Co顆粒主要催化CO

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CO2在電極表面還原成HCOO—Fig.1.1SynthesisrouteofHCOO—

圖 1.1 CO2在電極表面還原成 HCOO—Fig. 1.1 Synthesis route of HCOO—在電催化還原二氧化碳制備一氧化碳過程中(如圖 1.2)，CO2·—以 C 配位的形式吸附在活性位點上，由于 C 原子已配位而且 O 元素的電負性比 C 元素強，所以 O 原子把 CO2·—中的電子吸附到自身原子內部，進而 O 原子成為反應位點。O 原子從水中得一個質子生成·COOH，隨后·COOH 得一個電子，同時 C-O 鍵斷裂，生成 CO，如式1.10-1.11。此外，CO2·—也可直接與電解液中的質子H發(fā)生反應生成CO，如式1.12。 2 + 2→ + 1.10 → + 1.11 2 + → + 1.12

ZIF-67：稱取 0.45 g Co(NO3)2·6H2O 并將其溶于 3 mL 水中；稱取 5.5 g 2-甲基咪唑并將其溶于 20 mL 水中，然后將這兩種溶液混合，室溫攪拌 6 h。將溶液離心分離，并用無水甲醇洗滌紫色沉淀 3 次。最后將收集的紫色沉淀物放入 70°C 烘箱中保持 12h。Co@N-C-T：取適量 ZIF-67 樣品放入管式爐中，以 1 oC/min 的升溫速率分別在600 -1000°C 五個溫度下煅燒 4 h(N2氣氛)。將得到的產物命名為 Co@N-C-T (T 代表最終煅燒溫度)。Co@N-C-T-A：把得到的 Co@N-C 復合材料用王水洗滌三次(60°C, 4 h)，以去除材料表面結合 H+的 Co 物種。然后用去離子水把酸洗后的復合材料洗滌三次，以去除材料表面吸附的離子。最后將收集的黑色沉淀物放入 70°C 烘箱中保持 12 h。將酸洗后得到的產物命名為 Co@N-C-T-A。3.3 ZIF-67 與 Co@N-C-T 復合材料的結構表征首先，我們通過 XRD 測試以及 N2吸脫附測試對 ZIF-67 的結構和比表面積進行表征，測試結果如圖 3.1 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]二氧化碳:溫室氣體“主犯”[J]. 藍穎春.  地球. 2013(09)
[2]深部咸含水層CO2注入的流體遷移模擬研究——以松遼盆地三肇凹陷為例[J]. 趙銳銳,孟慶輝,成建梅.  巖土力學. 2012(04)
[3]二氧化碳的化學利用[J]. 賈彥雷,許文,劉家祺.  天然氣化工. 2004(03)
[4]二氧化碳處理技術現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]. 李天成,馮霞,李鑫鋼.  化學工業(yè)與工程. 2002(02)
[5]利用微藻固定煙道氣中CO2的實驗研究[J]. 岳麗宏,陳寶智,王黎,胡筱敏.  應用生態(tài)學報. 2002(02)
[6]微生物固定CO2的研究進展[J]. 周集體,王競,楊鳳林.  環(huán)境科學進展. 1999(01)



本文編號：3565445