二氧化碳在N-甲基吡咯烷酮/四丁基高氯酸铵电解液中的电催化还原
发布时间：2020-12-30 17:48
二氧化碳过量排放是导致全球气候变暖的主要原因。利用可再生电能将二氧化碳电还原为一氧化碳,进而合成液态燃料或增值化学品,在二氧化碳减排、碳资源化循环利用和污染物治理领域具有重要的应用前景。N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一种性能优异的电化学溶剂,也是工业上常用的二氧化碳吸收剂,具有电化学窗口宽、挥发性低和介电常数大等优点。四丁基高氯酸铵（TBAP）是常用的有机支持电解质,具有化学性质稳定、价格低廉、易于制取等优点。因此,本文尝试在N-甲基吡咯烷酮/四丁基高氯酸铵电解液中,在双室隔膜电解池中,采用金、多孔铜及银包铜网电极,用电化学催化还原的方法,将二氧化碳电还原为一氧化碳,并采用电分析方法,研究了电极反应的动力学特征,分析了电极反应机理。主要研究内容和结论如下:（1）研究了 CO2在金电极上的催化还原反应,结果发现CO2可以被连续高效地电还原为CO,电流密度最高可达6.6 mA·cm-2,电流效率最高可达93%,扫描电镜测试结果表明,电极表面没有附着物,电极未出现中毒现象。（2）由于金电极成本昂贵,本文尝试在多孔铜电极上电解CO2
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１温室效应示意图??Ｆｉｇ．?１．１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ?ｅｆｆｅｃｔ??￣
的动态平衡，使地球的温度上升，造成全球气候变暖［４］。??造成全球气候变暖的温室气体不单单是二氧化碳，还有氮氧化物、甲烷和氟??化物等。这些温室气体对温室效应的贡献如图１．２所示。从图中可以看出，二氧??化碳对温室效应的贡献值高达６６％［５］。??■二氧化碳■甲烷■氟化物氧化物??图１．２温室气体对温室效应的贡献??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ?ｇａｓｅｓ?ｆｏｒ?ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ?ｅｆｆｅｃｔ??温室气体在大气中的含量持续增加，会加剧温室效应。当温室效应达到一定??程度后，会使地表接受的热量与发射的能量不平衡，地表吸收的热量多，而释放??出的能量少，能量不断积累，引起了一系列的环境问题和自然灾害，如：（１）全??球地表温度升高，导致两极冰川融化，海平面上升，对两极的动植物的生存造成??威胁；（２）气温升高，蒸发增强，会吸收大量陆地的水分，部分地区干旱，导致??粮食减产绝收；（３）极端气候事件频频发生，如台风、暴风雪等自然灾害增加；（４）??细菌病毒等通过极端天气扩大疫情的流行，对人体健康造成威胁；（５）二氧化碳??溶解在海洋中
会产生环境污染问题，风能的开发利用技术相对成熟，且成本较低，因此在众多??可再生能源中，风能的发展最为迅速，成为了新能源领域最具商业化前景和大规??模应用的能源。图１．４为世界风电装机总量。??４２００００?－Ｉ??３６００００?－??３０００００?－??２４００００?－??１８００００－??１２麵０－?｜??１－Ｍｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌ??１９９８?２０００?２００２?２００４?２００６?２００８?２０１０?２０１２?２０１４??图１．４世界风机装机总量??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｏｔａｌ?ｉｎｓｔａｌｌｅｄ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｐｏｗｅｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｗｏｒｌｄ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源约束与中国可再生能源开发利用对策[J]. 王浩. 资源节约与环保. 2016(03)
[2]中国可再生能源产业发展促进法研究[J]. 张立锋,李俊然. 河北法学. 2016(04)
[3]Au电极上CO2电还原过程中电极失活原因[J]. 王琴,王晓春,杨冬伟,李露,贾友见,施锦. 化学反应工程与工艺. 2015(04)
[4]中国工业行业经济增长与CO2排放的脱钩效应[J]. 王君华,李霞. 经济地理. 2015(05)
[5]Au和Ag电极上CO2电还原反应的动力学特征对比[J]. 王晓春,李露,杨冬伟,王琴,施锦. 过程工程学报. 2014(06)
[6]二氧化碳捕集技术及应用分析[J]. 步学朋. 洁净煤技术. 2014(05)
[7]Probing the potential of polyester for CO2 capture[J]. Sonia Zulfiqar,Muhammad Ilyas Sarwar. Journal of Environmental Sciences. 2014(07)
[8]二氧化碳捕集技术研究进展[J]. 刘书群,王龙龙,刘理华. 广州化工. 2014(02)
[9]熔盐电解还原二氧化碳制碳技术[J]. 王宝辉,洪美花,吴红军,罗明检,苑丹丹,董维. 化工进展. 2013(09)
[10]二氧化碳封存技术研究进展[J]. 王建秀,吴远斌,于海鹏. 地下空间与工程学报. 2013(01)
硕士论文
[1]二氧化碳在季铵盐/有机溶剂电解液中的电催化还原[D]. 李露.昆明理工大学 2016
[2]二氧化碳在咪唑类离子液体/有机溶剂电解液中的电催化还原[D]. 杨冬伟.昆明理工大学 2016
[3]化学法吸收二氧化碳的实验研究[D]. 李俊.东北大学 2013
本文编号：2948048
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１温室效应示意图??Ｆｉｇ．?１．１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ?ｅｆｆｅｃｔ??￣
的动态平衡，使地球的温度上升，造成全球气候变暖［４］。??造成全球气候变暖的温室气体不单单是二氧化碳，还有氮氧化物、甲烷和氟??化物等。这些温室气体对温室效应的贡献如图１．２所示。从图中可以看出，二氧??化碳对温室效应的贡献值高达６６％［５］。??■二氧化碳■甲烷■氟化物氧化物??图１．２温室气体对温室效应的贡献??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ?ｇａｓｅｓ?ｆｏｒ?ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ?ｅｆｆｅｃｔ??温室气体在大气中的含量持续增加，会加剧温室效应。当温室效应达到一定??程度后，会使地表接受的热量与发射的能量不平衡，地表吸收的热量多，而释放??出的能量少，能量不断积累，引起了一系列的环境问题和自然灾害，如：（１）全??球地表温度升高，导致两极冰川融化，海平面上升，对两极的动植物的生存造成??威胁；（２）气温升高，蒸发增强，会吸收大量陆地的水分，部分地区干旱，导致??粮食减产绝收；（３）极端气候事件频频发生，如台风、暴风雪等自然灾害增加；（４）??细菌病毒等通过极端天气扩大疫情的流行，对人体健康造成威胁；（５）二氧化碳??溶解在海洋中
会产生环境污染问题，风能的开发利用技术相对成熟，且成本较低，因此在众多??可再生能源中，风能的发展最为迅速，成为了新能源领域最具商业化前景和大规??模应用的能源。图１．４为世界风电装机总量。??４２００００?－Ｉ??３６００００?－??３０００００?－??２４００００?－??１８００００－??１２麵０－?｜??１－Ｍｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌ??１９９８?２０００?２００２?２００４?２００６?２００８?２０１０?２０１２?２０１４??图１．４世界风机装机总量??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｏｔａｌ?ｉｎｓｔａｌｌｅｄ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｐｏｗｅｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｗｏｒｌｄ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源约束与中国可再生能源开发利用对策[J]. 王浩. 资源节约与环保. 2016(03)
[2]中国可再生能源产业发展促进法研究[J]. 张立锋,李俊然. 河北法学. 2016(04)
[3]Au电极上CO2电还原过程中电极失活原因[J]. 王琴,王晓春,杨冬伟,李露,贾友见,施锦. 化学反应工程与工艺. 2015(04)
[4]中国工业行业经济增长与CO2排放的脱钩效应[J]. 王君华,李霞. 经济地理. 2015(05)
[5]Au和Ag电极上CO2电还原反应的动力学特征对比[J]. 王晓春,李露,杨冬伟,王琴,施锦. 过程工程学报. 2014(06)
[6]二氧化碳捕集技术及应用分析[J]. 步学朋. 洁净煤技术. 2014(05)
[7]Probing the potential of polyester for CO2 capture[J]. Sonia Zulfiqar,Muhammad Ilyas Sarwar. Journal of Environmental Sciences. 2014(07)
[8]二氧化碳捕集技术研究进展[J]. 刘书群,王龙龙,刘理华. 广州化工. 2014(02)
[9]熔盐电解还原二氧化碳制碳技术[J]. 王宝辉,洪美花,吴红军,罗明检,苑丹丹,董维. 化工进展. 2013(09)
[10]二氧化碳封存技术研究进展[J]. 王建秀,吴远斌,于海鹏. 地下空间与工程学报. 2013(01)
硕士论文
[1]二氧化碳在季铵盐/有机溶剂电解液中的电催化还原[D]. 李露.昆明理工大学 2016
[2]二氧化碳在咪唑类离子液体/有机溶剂电解液中的电催化还原[D]. 杨冬伟.昆明理工大学 2016
[3]化学法吸收二氧化碳的实验研究[D]. 李俊.东北大学 2013
本文编号：2948048
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