碳/金属纳米复合材料的电催化还原二氧化碳性能的研究

发布时间：2023-05-07 22:15

　　电化学还原二氧化碳生成含碳燃料,与风能和太阳能等可再生能源相结合,是合成碳中性燃料和实现精细化学品生产的有利途径。许多金属已被广泛研究应用于电催化还原二氧化碳,但是碳氢化合物的形成需要高的过电势(¹ V),这也意味着巨大的能量损失。为了改进催化过程,需要更好地理解影响该催化反应的选择性和能量效率的因素。本文制备了金纳米粒子/碳点/氮化碳复合物(Au-CDots-C3N4)、硫化亚铁/硫化镍纳米复合物(Fe S2/Ni S)以及多孔银/碳点纳米复合物(p-Ag/CQDs)并使用多种仪器(例如透射电子显微镜,X射线光电子光谱和X射线粉末衍射等)表征了这些材料的结构。进一步研究了它们的电催化性能以及相应的催化机理。主要内容如下:(1)使用热解法和光还原法制备了高催化活性的Au-CDots-C3N4三组分复合物,其电催化还原CO2可以生成CO。反应的过电位仅为0.19 V。并且在-0.5 V的电压下,CO的法拉第效率高达79.8%。对比实验结果(Au NPs、C3N4、CDots、CDots-C3N4和Au-C3N4)以及DFT理论计算表明Au-CDots-C3N4三组分...

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【学位级别】：硕士

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中文摘要
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第一章 绪论
    1.1 能源挑战
    1.2 催化还原CO₂反应概述
        1.2.1 电催化还原CO₂研究进展
        1.2.2 不同金属纳米材料在电催化还原CO₂中的应用
        1.2.3 金属纳米材料与碳材料复合在电催化还原CO₂中的应用
    1.3 本课题的立题依据、意义及研究内容
    参考文献
第二章 金纳米粒子/碳点/氮化碳复合物催化剂高效、稳定的催化还原二氧化碳
    2.1 前言
    2.2 仪器与试剂
    2.3 实验与表征
        2.3.1 样品的制备
        2.3.2 电化学测试方法
        2.3.3 气体吸附测试
        2.3.4 质子吸附测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 Au-CDots-C₃N₄电催化剂的表征
        2.4.2 Au-CDots-C₃N₄复合物的催化活性
    2.5 结论
    参考文献
第三章 硫化亚铁/硫化镍纳米复合物对二氧化碳还原反应催化活性的研究
    3.1 前言
    3.2 仪器和试剂
    3.3 实验和表征
        3.3.1 样品的制备
        3.3.2 电化学测试
        3.3.3 产物分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 FeS₂/NiS纳米复合物的结构表征
        3.4.2 FeS₂/NiS纳米复合物电催化性质及产物分析
    3.5 结论
    参考文献
第四章 多孔银/碳点纳米复合物催化剂用于高效、稳定的二氧化碳电化学还原
    4.1 前言
    4.2 仪器与试剂
    4.3 实验及表征
        4.3.1 样品的制备
        4.3.2 电化学测试
        4.3.3 产物分析
        4.3.4 电化学活性面积(ECSA)测试
        4.3.5 NaHCO₃浓度影响测试
        4.3.6 CO₂吸附测试
        4.3.7 CO脱附测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 p-Ag/CQDs纳米复合物的表征
        4.4.2 电化学测试
    4.5 结论
    参考文献
第五章 总结
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢



本文编号：3811426