二氧化碳（CO₂）轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品是一項前瞻性的工作,在緩解能源危機和氣候問題方面具有良好的應用前景。近年來,電化學CO₂還原反應（ECRR）由于其可控的目標產(chǎn)物和較高的轉(zhuǎn)化效率備受關注。在ECRR催化劑研究中,生物質(zhì)碳催化劑原料來源及儲量豐富、制備過程簡單、孔隙率及表面官能團易于調(diào)節(jié),是一種潛力巨大的催化劑。本文分別以商業(yè)低硫木質(zhì)素（植物生物質(zhì)）和頭發(fā)（動物生物質(zhì)）作為原料,制備了一系列用于ECRR的催化劑,主要內(nèi)容與結(jié)果如下:（1）以商業(yè)低硫木質(zhì)素為碳前驅(qū)體,三聚氰胺和尿素為氮源,Na Cl和Zn Cl₂為模板劑,通過改變制備條件,成功制備出一系列N、S共摻雜的生物質(zhì)碳催化劑（LC）。研究表明,N摻雜有利于提升ECRR中CO的選擇性;Na Cl-Zn Cl₂作為模板劑,在高溫下有助于形成豐富的孔結(jié)構(gòu),增加比表面積與孔容,提高ECRR活性。研究得到的最佳催化劑LC-3,以0.1 M KHCO₃溶液為電解質(zhì),在490 m V的過電位下CO法拉第效率達到95.9%,此時平均電流密...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電化學CO₂還原反應簡介
        1.2.1 電化學CO₂還原反應的機理
        1.2.2 電化學CO₂還原反應的評價指標
        1.2.3 電化學CO₂還原反應面臨的問題
    1.3 非金屬碳基催化劑用于CO₂還原評述
        1.3.1 概述
        1.3.2 雜原子摻雜的作用
        1.3.3 非金屬碳基催化劑
    1.4 生物質(zhì)碳催化劑簡介
        1.4.1 生物質(zhì)來源
        1.4.2 生物質(zhì)碳制備方法
    1.5 本課題的研究思路和主要內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 化學試劑材料與儀器
        2.1.1 實驗試劑材料及氣體
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 催化劑表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 比表面積分析(BET)
        2.2.4 拉曼光譜分析(Raman)
        2.2.5 X射線衍射儀(XRD)
        2.2.6 X-射線光電子能譜(XPS)
    2.3 催化劑的電化學性能評價
        2.3.1 線性掃描伏安曲線(LSV)
        2.3.2 電流時間曲線(I-t)
    2.4 實驗裝置及性能指標的計算
        2.4.1 實驗裝置
        2.4.2 氣相色譜儀
        2.4.3 標準曲線的測定
        2.4.4 性能指標的計算
    2.5 密度泛函理論(DFT)
第三章 木質(zhì)素生物質(zhì)碳催化劑制備及其電化學CO₂還原研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 木質(zhì)素生物質(zhì)碳催化劑的制備
        3.2.2 木質(zhì)素生物質(zhì)碳催化劑的表征
    3.3 木質(zhì)素生物質(zhì)碳催化劑的電化學CO₂還原性能
    3.4 吸附氯對木質(zhì)素生物質(zhì)碳催化劑電化學CO₂還原反應的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 頭發(fā)生物質(zhì)碳催化劑制備及其電化學CO₂還原研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 催化劑的制備
        4.2.2 頭發(fā)生物質(zhì)碳催化劑的表征
    4.3 頭發(fā)生物質(zhì)碳催化劑的電化學CO₂還原性能
    4.4 電化學CO₂還原穩(wěn)定性衰減的影響因素及其機理探討
        4.4.1 影響穩(wěn)定性因素的篩選
        4.4.2 陽極電解液對穩(wěn)定性影響的的深入分析
        4.4.3 電解液中HCO3
-濃度的滴定
        4.4.4 穩(wěn)定性測試中pH和電導率的變化
        4.4.5 穩(wěn)定性衰減的機理探討
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附錄



本文編號：4017358

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