發(fā)布時(shí)間：2021-07-26 16:06

　　使用清潔能源電化學(xué)還原CO2,可以將CO2轉(zhuǎn)化成為具有高附加值的燃料和化學(xué)品,能夠有效緩解能源短缺問(wèn)題。因此,電化學(xué)還原CO2是一種新的能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化利用技術(shù),極具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。其中,催化劑對(duì)電化學(xué)還原CO2的性能具有至關(guān)重要的作用。但是,由于CO2在水性介質(zhì)電解液中溶解度低（約為30mM）,造成CO2在催化劑表面吸附和活化困難,從而影響了電化學(xué)催化還原CO2活性和選擇性。為解決該問(wèn)題,一些方法比如加壓、離子液體以及調(diào)節(jié)pH等已經(jīng)被報(bào)道。但這些方法存在設(shè)備復(fù)雜、工藝繁瑣、成本較高等問(wèn)題�；诖�,本文提出一種CO2表面吸附增強(qiáng)策略,設(shè)計(jì)和制備新型的CO2電催化還原催化劑。采用軟模板法制備了高性能的CO2吸附/活化氧化鎂（MgO）基催化劑,采用有機(jī)配體修飾催化劑材料的方式,制備了具有高選擇性的銅基催化劑。具體內(nèi)容如下:（1）以P123和油酸鈉（SO）作為軟模板,使用2,4-二羥基苯甲酸（DA）和甲醛作為碳源,Mg（NO3）2·6H2O作為鎂源,通過(guò)水熱和碳化過(guò)程,制備了氧化鎂錨定的中空碳球（HCS）復(fù)合材料（MgO/HCS）。所制備的材料具有中空多孔且MgO在HCS上均勻分布的特點(diǎn),... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３氨基酸修飾的Ｃｕ電極上Ｃ０２轉(zhuǎn)化成ＣｘＨｙ的示意圖和ＦＥ圖＠］??．－

?北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研宄生學(xué)位論文???營(yíng)—拳一??ｃａｒｂｏｎ?；?ｈ?／?＼?／??Ｗ＼?／ｍｍ??一，一一??ｉＪＩＩＩＭｉ１?〇ｒ＊Ｐｈ＃ｆｖｔｍ??Ｃ．ｒｂｏ？ｆ？ｍｏｒｌｆｅｂｏｒ？．??翁?１＿＇?一??ＯｎｔｆＯｗｍ?ｇｍｐ￥＊ｉｔＫ?％ｂｍｕ?Ｇ＾ａｐｈ＊ｔ？??圖１－６不同維度的碳基材料［６７］??Ｆｉｇ．?１－６?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｃａｒｂｏｎ－ｂａｓｅｄ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??（１）雜原子摻雜：在碳基材料中引入雜原子［６９］，例如氮（Ｎ），硼（Ｂ），硫（Ｓ）??和氟（Ｆ）原子等，是用于提高電催化性能十分有效的策略。同樣地，摻雜原子進(jìn)入??碳骨架可能是一種強(qiáng)有力的策略，可以修改電子工作帶和增加催化劑表面的電荷遷移??率，提高了?Ｃ〇２電催化性能。１１皿１＾等［６８］報(bào)道了一種Ｎ摻雜多孔碳（ＮＰＣ）材料，??ＮＰＣ表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)還原Ｃ０２制備Ｃ０的活性，具有－０．３５?Ｖ較低的起始電位和??ＦＥ為９８．４％，這一性能優(yōu)于許多己報(bào)道的基于ＮＰＣ的ＥＲＣ電催化劑。??（２）構(gòu)筑過(guò)渡金屬－氮－碳結(jié)構(gòu)：如前所述，金屬催化劑可以分為四類(lèi)，最后一種??類(lèi)型的催化劑基本沒(méi)有＜：〇２催化活性，例如Ｎｉ、？６等［７（）］，但是通過(guò)將這些金屬引入??碳骨架中，并形成金屬氮碳（Ｍ－Ｎ－Ｃ）結(jié)構(gòu)，可以獲得優(yōu)越的電催化性能。以上金屬??儲(chǔ)量豐富，廉價(jià)易得，具備大規(guī)模開(kāi)發(fā)應(yīng)用的潛能。金屬原子與Ｎ原子鍵合并避免結(jié)??構(gòu)中的金屬與金屬相互作用，所得的Ｍ－Ｎ－Ｃ結(jié)構(gòu)是具有優(yōu)異電催化活性的單原子催??化劑。與其他非均相催化劑不同，單原子催化劑顯示出大大提高了活性和降低二氧

?第１章文獻(xiàn)綜述???化學(xué)還原Ｃ０２，獲得了高的ＨＣＯＯＨ和ＣＯ產(chǎn)物選擇性，如圖１－７所示。研究結(jié)果表??明高活性源自超小的ＳｎＯ的粒徑增強(qiáng)了ＣＯｆ中間體的吸附能力，產(chǎn)物ＣＯ的高選擇性??歸因于導(dǎo)電炭黑中納米顆粒的高密度矩陣造成了局部高ｐＨ環(huán)境，局部ｐＨ升高可抑??制甲酸形成而對(duì)Ｃ０生成速率的影響較校近期，Ｓｕｎ等［７２］研究者制備了氮摻雜的碳??負(fù)載的氧化銅（ＣｕＯ／ＮＣ）催化劑獲得了法拉第效率為３６％的產(chǎn)物Ｃ２Ｈ４選擇性（－１２５??Ｖ?ｖｓ．?ＲＨＥ）。研究表明，ＮＣ是優(yōu)異的Ｃ０２捕集材料，可以保持催化劑附近局部高濃??的Ｃ０２微環(huán)境，促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量傳輸。此外，ＮＣ可以增加＊ＣＯ在銅催化劑表??面的覆蓋率，進(jìn)一步促進(jìn)了＊ＣＯ的二聚作用，提高了產(chǎn)物Ｃ２Ｈ４的選擇性。上述研究??結(jié)果表明，金屬催化劑與碳骨架的結(jié)合是一種有效策略，用于提高電化學(xué)還原Ｃ０２??催化劑的活性和選擇性。??＾＊〇４?＼４００°Ｃ，４ｈ??／?－ＣＯ，ＣＯ，?ｒ??／?ＳｎＯ／Ｃ??ＳｎＣＩ２?＊?ＨＣＩ??Ｖ＇ｒ．４〇〇°Ｃ．４ｈ??ＳｎＯ／Ｃ??圖１－７?ＳｎＯ／Ｃ和Ｓｎ０２／Ｃ的合成示意圖［７１］??Ｆｉｇ．１－７?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＳｎＯ／Ｃ?ａｎｄ?Ｓｎ０２／Ｃ??１．４本論文的選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容??電化學(xué)還原ｃｏ２可以利用可再生能源太陽(yáng)能、風(fēng)能產(chǎn)生的清潔能源電能，將ｃｏ２??轉(zhuǎn)化為ＣＯ、烷烴甲酸、醇類(lèi)等物質(zhì)，使得電能轉(zhuǎn)化到這些能量密度大的燃料中，是??一種高效的儲(chǔ)存電能的方式，因而表現(xiàn)出極具潛力的應(yīng)用前景。然而，該技術(shù)因高過(guò)??電位，低電流密度和較差的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CO2電還原用氮摻雜碳基過(guò)渡金屬單原子催化劑[J]. 朱紅林,李文英,黎挺挺,Michael Baitinger,Juri Grin,鄭岳青.  化學(xué)進(jìn)展. 2019(07)
[2]仿生多孔MgO-TiO2合成及其光催化CO2還原性能（英文）[J]. 王芳,周勇,李萍,蒯立邦,鄒志剛.  催化學(xué)報(bào). 2016(06)

碩士論文
[1]多孔銅電極的制備及其電催化CO2還原的研究[D]. 趙金虎.華中師范大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3303883