氨(NH₃)是一種重要的化學(xué)物質(zhì),廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、藥業(yè)和工業(yè)。肥料、藥劑、樹(shù)脂、染料和炸藥等等與人類生活息息相關(guān)的產(chǎn)品都是以NH₃為重要的生產(chǎn)原料。面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)與全球變暖等問(wèn)題,傳統(tǒng)的耗費(fèi)大量能源的Haber-Bosch方法亟需改進(jìn),而電化學(xué)合成氨在某些性能優(yōu)異的催化劑作用下,可以在常溫、常壓條件下進(jìn)行,并且可以通過(guò)工作電位、電解質(zhì)、pH值的調(diào)控有效改進(jìn)NRR工藝,從而獲得較大的產(chǎn)氨速率。因此,尋求具有較高的產(chǎn)氨速率和法拉第效率(FE),良好的穩(wěn)定性和優(yōu)異選擇性的電催化劑至關(guān)重要。本文首先通過(guò)一步水熱法制備空心球形Bi₂MoO₆催化材料,實(shí)現(xiàn)了電催化合成氨的應(yīng)用,該催化劑在環(huán)境條件、0.1M HCl電解液中、-0.6V電位下的產(chǎn)氨速率為20.46μg h^-1mg^-1_cat.,法拉第效率為8.17%。通過(guò)測(cè)試證明該材料作為NRR的有效電催化劑具有良好的耐久性與選擇性。本研究將為人工合成NH₃提供一種顯著的...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 電化學(xué)合成氨機(jī)理與電催化劑研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電化學(xué)合成氨機(jī)理
        1.2.2 NRR電催化劑研究現(xiàn)狀
            1.2.2.1 基于貴金屬的NRR電催化劑
            1.2.2.2 非貴金屬NRR電催化劑
            1.2.2.3 非金屬NRR電催化劑
            1.2.2.4 單原子NRR電催化劑
    1.3 本文的主要研究目的與內(nèi)容
        1.3.1 主要研究目的
        1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 理論計(jì)算研究方法與實(shí)驗(yàn)研究方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 Honhenberg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
        2.1.3 局域密度近似和廣義梯度近似
    2.2 VASP軟件
    2.3 實(shí)驗(yàn)研究方法
        2.3.1 材料表征方法
            2.3.1.1 紫外光譜測(cè)試(UV)
            2.3.1.2 X射線衍射(XRD)
            2.3.1.3 掃描電鏡(SEM)
            2.3.1.4 透射電鏡(TEM)
        2.3.2 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
            2.3.2.1 恒電位極化法
            2.3.2.2 線性掃描伏安法(LSV)
第三章 空心球形Bi₂MoO₆ 電催化合成氨的性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
            3.2.3.1 Bi₂MoO₆ 樣品的制備
            3.2.3.2 Bi₂MoO₆/CP電極的制備
            3.2.3.3 電化學(xué)測(cè)試
            3.2.3.4 產(chǎn)氨速率及法拉第效率(FE)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 氨及副產(chǎn)物肼測(cè)定方法
        3.3.2 空心球形Bi₂MoO₆ 表征
        3.3.3 空心球形Bi₂MoO₆ 電催化合成NH3 的性能測(cè)試
        3.3.4 空心球形Bi₂MoO₆ 電催化合成NH3 的耐久性測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Bi₂MoO₆(131)表面NRR反應(yīng)機(jī)理
    4.1 前言
    4.2 計(jì)算方法和模型構(gòu)建
        4.2.1 計(jì)算方法
        4.2.2 計(jì)算模型構(gòu)建
            4.2.2.1 體相Bi₂MoO₆ 晶胞模型構(gòu)建
            4.2.2.2 Bi₂MoO₆(131)表面模型構(gòu)建
            4.2.2.3 含有氧空位的Bi₂MoO₆(131)表面模型構(gòu)建
    4.3 N₂在Bi₂MoO₆(131)表面的吸附研究
        4.3.1 N₂ 在完整Bi₂MoO₆(131)表面的吸附
        4.3.2 N₂ 在具有氧空位Bi₂MoO₆(131)表面的吸附
    4.4 NRR反應(yīng)機(jī)制探究
        4.4.1 N₂ 在氧空位V₁ 活性位點(diǎn)的NRR反應(yīng)路徑
        4.4.2 N₂ 在氧空位V₃ 活性位點(diǎn)的NRR反應(yīng)路徑
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Mo-TiO₂(110)表面NRR反應(yīng)機(jī)理
    5.1 前言
    5.2 計(jì)算方法和模型構(gòu)建
        5.2.1 計(jì)算方法
        5.2.2 Mo-TiO₂(110)表面模型構(gòu)建
    5.3 Mo摻雜對(duì)TiO₂(110)表面的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)影響
    5.4 NRR反應(yīng)機(jī)制探究
        5.4.1 N₂ 分子在Mo-TiO₂(110)表面的吸附
        5.4.2 NRR反應(yīng)路徑探究
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3737827