光電催化還原CO₂制醇烷燃料能夠在減排利用溫室氣體CO₂的同時生產(chǎn)可再生合成燃料,是國內(nèi)外節(jié)能減排和新能源領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)研究方向。但是如何調(diào)節(jié)催化劑活性位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)CO₂的定向催化還原,提高特定產(chǎn)物的選擇性解決CO₂光電還原的產(chǎn)物成分復(fù)雜問題成為研究難點(diǎn)。本文通過量子化學(xué)計(jì)算剖析CO₂還原的多元反應(yīng)競爭機(jī)制定向強(qiáng)化目標(biāo)途徑,利用同步輻射光源探明空位-金屬-氮配位結(jié)構(gòu)揭示CO₂還原催化活性位點(diǎn),采用碳化摻雜修飾等手段研制納米金屬有機(jī)骨架高活性催化劑,顯著提高了CO₂光電還原反應(yīng)的碳原子轉(zhuǎn)化率以及醇烷產(chǎn)物選擇性。將碳化銅金屬有機(jī)骨架修飾鉑鈀貴金屬構(gòu)建雙金屬復(fù)合界面催化劑,改善表面電荷密度分布增加CO₂光電還原反應(yīng)活性位點(diǎn),從而抑制析氫反應(yīng)增強(qiáng)了醇類產(chǎn)物選擇性。量子化學(xué)計(jì)算表明:在鉑修飾的碳化銅金屬有機(jī)骨架表面,光陽極分解水制得H⁺,通過質(zhì)子交換膜傳輸?shù)诫婈帢O表面H*的自由能比*H2的自由能低2.7 ...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
前言
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
1. 緒論
    1.1 CO₂轉(zhuǎn)化制可再生合成燃料的背景意義
    1.2 CO₂還原制醇烷燃料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 CO₂還原制醇烷燃料的反應(yīng)體系
        1.2.2 CO₂光電還原制醇烷燃料的催化劑
        1.2.3 CO₂光電還原制醇烷燃料的技術(shù)難點(diǎn)
    1.3 本文的研究目的和內(nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內(nèi)容
2. 實(shí)驗(yàn)方法儀器
    2.1 CO₂光電還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
    2.3 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
    2.4 CO₂光電還原制醇烷燃料的電化學(xué)測試方法
    2.5 金屬有機(jī)骨架催化劑的微觀理化表征方法
    2.6 CO₂光電還原的醇烷產(chǎn)物檢測方法
    2.7 量子化學(xué)計(jì)算軟件及并行計(jì)算設(shè)備
3. 鉑修飾碳化銅金屬有機(jī)骨架抑制析氫反應(yīng)促進(jìn)CO₂光電還原
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方案
        3.2.1 鉑修飾碳化銅金屬有機(jī)骨架電陰極的制備方法
        3.2.2 鉑修飾二氧化鈦納米管光陽極的制備方法
        3.2.3 量子化學(xué)計(jì)算模型的構(gòu)建
    3.3 鉑修飾碳化銅金屬有機(jī)骨架催化劑的微觀表征
    3.4 載鉑二氧化鈦納米管光陽極促進(jìn)陰極CO₂還原
    3.5 鉑修飾碳化金屬有機(jī)骨架催化劑提高CO₂光電還原反應(yīng)的選擇性
    3.6 計(jì)算揭示摻鉑碳化銅金屬有機(jī)骨架抑制析氫反應(yīng)促進(jìn)CO₂還原機(jī)理
    3.7 本章小結(jié)
4. 摻鈀碳化銅金屬有機(jī)骨架催化劑降低CO₂光電還原生成醇類產(chǎn)物的反應(yīng)自由能
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 摻鈀碳化銅金屬有機(jī)骨架催化劑的制備方法
        4.2.2 量子化學(xué)計(jì)算模型的構(gòu)建
    4.3 摻鈀碳化銅金屬有機(jī)骨架催化劑的微觀表征
    4.4 計(jì)算揭示摻鈀碳化銅金屬有機(jī)骨架催化劑降低CO₂還原為醇類的反應(yīng)自由能
    4.5 銅鈀雙金屬活性位點(diǎn)對CO₂光電還原為醇類產(chǎn)物的促進(jìn)作用
    4.6 本章小結(jié)
5. 載鉑泡沫銅負(fù)載銅金屬有機(jī)骨架摻雜還原氧化石墨烯提高CO₂光電還原反應(yīng)制乙醇的選擇性
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.1 氧化石墨烯的制備
        5.2.2 還原氧化石墨烯摻雜的銅金屬有機(jī)骨架電陰極的制備
    5.3 還原氧化石墨烯摻雜的銅金屬有機(jī)骨架電陰極的微觀表征
    5.4 載鉑泡沫銅負(fù)載還原氧化石墨烯摻雜的銅金屬有機(jī)骨架電陰極催化劑對CO₂還原制乙醇的促進(jìn)作用
    5.5 本章小結(jié)
6. 含金屬-氮不飽和配位鍵的碳化鋅鈷沸石咪唑酯骨架催化CO₂光電還原為多碳醇
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)方法
        6.2.1 鋅鈷沸石咪唑酯骨架催化劑電陰極的制備
        6.2.2 碳化鋅鈷沸石咪唑酯骨架催化劑電陰極的制備
        6.2.3 量子化學(xué)計(jì)算模型的構(gòu)建
    6.3 碳化鋅鈷沸石咪唑酯骨架催化劑的微觀表征分析
    6.4 碳化鋅鈷沸石咪唑酯骨架催化劑促進(jìn)CO₂光電還原為多碳醇
    6.5 碳化鋅鈷沸石咪唑酯骨架催化劑對CO₂還原性能的電化學(xué)測試
    6.6 計(jì)算揭示CO₂光電還原為多碳醇產(chǎn)物的競爭機(jī)制
    6.7 本章小結(jié)
7. 含空位-銅-氮活性位點(diǎn)的銅鋅沸石咪唑酯骨架催化光電還原CO₂為CH₄產(chǎn)物
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)方法
        7.2.1 碳化銅鋅沸石咪唑酯骨架催化劑的合成
        7.2.2 碳化銅鋅沸石咪唑酯骨架/泡沫銅(Cu_xZn_y-N-C/CF)電陰極的制備
        7.2.3 量子化學(xué)計(jì)算模型的構(gòu)建
    7.3 碳化銅鋅沸石咪唑酯骨架催化劑的微觀表征
    7.4 碳化銅鋅沸石咪唑酯骨架催化劑促進(jìn)CO₂光電還原為CH4

    7.5 計(jì)算揭示金屬-氮-空位活性位點(diǎn)催化CO₂還原為CH₄的競爭反應(yīng)機(jī)制
    7.6 本章小結(jié)
8. 全文總結(jié)
    8.1 主要研究成果
    8.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷



本文編號：3765592

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