近些年來通過電化學方法轉化CO2(CO2ER)為可利用能源越來越受到人們的關注。通過電化學方法將CO2轉化為CO、甲醇、甲酸等可利用的化學品,在提供了較清潔能源的同時也緩解了 CO2的過量排放所引發(fā)的溫室效應。開發(fā)具有低成本、高選擇性、高活性和高穩(wěn)定性的電催化劑對于CO2ER具有重要意義。課題組前期工作中發(fā)展了卟啉基金屬有機骨架(MOFs)PCN-222(Fe)結合導電炭黑獲得復合材料PCN-222(Fe)/C,該材料表現出較高的CO2轉化CO的選擇性(FECo=91%)和穩(wěn)定性(10 h),然而其穩(wěn)定性離實際應用需求仍有較大差距。發(fā)展高性能復合催化劑,深入探索PCN-222(Fe)與高導電性碳材料的復合對改善電催化劑的性能、推動其應用將具有重要意義。本文旨在將具有3D多級孔結構的PCN-222(Fe)與不同高導電性碳材料碳納米管(CNTs)和石墨烯(GO)進行復合,制備高活性位點、高導電性、高穩(wěn)定性復合電催化劑開展CO2ER研究;此外,提升其質量傳輸性能使活性位點更易與CO2接觸也是我們的研究目標,利用納米級聚苯乙烯微球對PCN-222(Fe)進行刻蝕造孔,使Macro-PCN-22...

【文章頁數】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 電催化還原CO₂(CO₂ER)簡介
        1.1.1 CO₂ER的背景
        1.1.2 CO₂ER的原理
        1.1.3 CO₂ER的挑戰(zhàn)
    1.2 多維納米材料在CO₂ER中的應用
        1.2.1 基于一維碳納米管的復合材料
            1.2.1.1 碳納米管負載的金屬納米粒子
            1.2.1.2 氮摻雜的碳納米管
            1.2.1.3 碳納米管負載的卟啉和酞菁材料
        1.2.2 基于二維石墨烯的復合材料
            1.2.2.1 石墨烯負載的金屬納米粒子
            1.2.2.2 雜原子摻雜的石墨烯
            1.2.2.3 其它活性分子與石墨烯的復合
        1.2.3 三維納米材料聚苯乙烯(PS)微球作為模板的應用
            1.2.3.1 以PS球為模板合成功能性核殼材料
            1.2.3.2 以PS球為模板刻蝕多孔材料形成大孔結構
        1.2.4 基于活性金屬卟啉基有機骨架PCN-222(Fe)的應用
    1.3 選題依據及主要研究內容
第二章 PCN-222(Fe)/CNTs復合材料的制備及其電催化還原二氧化碳性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 PCN-222(Fe)/CNTs復合催化劑的合成及電極的制備
        2.2.3 催化劑的表征
            2.2.3.1 PXRD表征
            2.2.3.2 FT-IR光譜表征
            2.2.3.3 UV-Vis表征分析
            2.2.3.4 比表面積和孔徑分布分析
            2.2.3.5 電鏡表征
    2.3 結果與討論
        2.3.1 循環(huán)伏安及恒電位電解測試
        2.3.2 電化學活性位點百分數的測試
        2.3.3 電化學活性表面積的測試
        2.3.4 電化學阻抗的測試
    2.4 小結
第三章 NP-PCN-222(Fe)/GO對二氧化碳的電催化還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑
        3.2.2 GO的制備
        3.2.3 NP-PCN-222(Fe)/GO復合催化劑的合成及電極的制備
            3.2.3.1 NP-PCN-222(Fe)/GO-1復合催化劑的合成
            3.2.3.2 NP-PCN-222(Fe)/GO-s復合催化劑的合成
            3.2.3.3 復合催化劑電極的制備
        3.2.4 催化劑的表征
            3.2.4.1 PXRD表征
            3.2.4.2 FT-IR分析
            3.2.4.3 拉曼分析
            3.2.4.4 UV-Vis表征分析
            3.2.4.5 比表面積和孔徑分布分析
            3.2.4.6 電鏡分析
    3.3 結果與討論
        3.3.1 線性伏安掃描及恒電位電解測試
        3.3.2 電化學活性位點百分數的測試
        3.3.3 電化學活性表面積的測試
        3.3.4 電化學阻抗的測試
    3.4 小結
第四章 Macro-PCN-222(Fe)/C對二氧化碳的電催化還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 PS微球的制備
        4.2.3 Macro-PCN-222(Fe)/C復合催化劑的合成及電極的制備
        4.2.4 催化劑的表征
            4.2.4.1 PXRD表征
            4.2.4.2 FT-IR分析
            4.2.4.3 UV-Vis表征分析
            4.2.4.4 比表面積和孔徑分布分析
            4.2.4.5 電鏡分析
    4.3 結果與討論
        4.3.1 線性伏安掃描及恒電位電解測試
        4.3.2 電化學活性位點百分數的測試
        4.3.3 電化學活性表面積的測試
        4.3.4 電化學阻抗的測試
    4.4 小結
第五章 總結與展望
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果
致謝



本文編號：3811346