基于IB族金属催化剂的设计合成及其电催化性质的研究

发布时间：2022-08-12 21:54

　　由于不可再生化石燃料的不断消耗,日趋严峻的能源危机和环境污染促使人类寻找可持续的、环境友好的能源转换系统以满足巨大的能源需求。电化学能量转换系统包括氧还原（ORR）、二氧化碳还原（CO2RR）等被研究用于替代化石燃料并减少环境污染。然而,能量转换效率低是目前存在的最大挑战。具有高活性、耐久性和高选择性的电催化剂是提高能量转换效率的关键。IB族金属由于其价廉易得等优点备受关注。基于IB族金属的纳米材料包括金属、金属化合物、合金等已经被广泛应用在CO2RR和ORR方面,但是这些材料的催化活性以及稳定性仍有待进一步增强。本文设计合成了磷酸银衍生的多孔银（PD-Ag）、负载在氮掺杂多孔碳上的铜原子簇（Cu ACs/NPC）以及不同形貌的磷酸银（Ag3PO4）催化剂。通过多种表征手段（如扫描电镜（SEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）,X射线光电子能谱仪（XPS）等）对这3种材料进行了形貌和结构的表征,并通过电化学工作站对这些催化剂催化CO2RR和ORR的性能以及催化机理进行了探索。主要研究内容及结果如下:（1）使用快速简单的电还原方法制备了磷酸银衍生的银（PD-Ag）催化剂,具有粗糙表面的PD-... 

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 二氧化碳还原反应(CO_2RR)概述
        1.2.1 电催化二氧化碳还原的机理
        1.2.2 电催化二氧化碳还原催化剂的研究进展
    1.3 氧还原反应(ORR)概述
        1.3.1 氧还原的机理
        1.3.2 氧还原催化剂的研究进展
    1.4 本课题的立题依据、意义及研究内容
    参考文献
第二章 磷酸银衍生的珊瑚状银催化剂用于高效、高选择性催化还原二氧化碳的研究
    2.1 前言
    2.2 仪器和试剂
    2.3 实验与表征
        2.3.1 样品的制备
        2.3.2 电化学测试
        2.3.3 产物分析
        2.3.4 电化学活性面积测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 磷酸银衍生的银(PD-Ag)催化剂的结构表征
        2.4.2 电催化性能
        2.4.3 机制研究
    2.5 结论
    参考文献
第三章 金属有机框架衍生的铜原子簇负载在氮掺杂的多孔碳基底上用于高选择性催化还原二氧化碳的研究
    3.1 前言
    3.2 仪器和试剂
    3.3 实验与表征
        3.3.1 样品的制备
        3.3.2 电化学测试
        3.3.3 产物分析
        3.3.4 气体吸附测试
        3.3.5 电化学活性面积测试
        3.3.6 原位X射线吸收测量
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 分散在氮掺杂多孔碳基底上的铜原子簇(Cu ACs/NPC)电催化剂的表征
        3.4.2 Cu ACs/NPC催化剂的电催化性能
        3.4.3 控制尺寸催化剂的催化性能比较
    3.5 结论
    参考文献
第四章 磷酸银形貌对碱性介质中氧还原反应的影响
    4.1 前言
    4.2 仪器和试剂
    4.3 实验与表征
        4.3.1 催化剂的制备
        4.3.2 工作电极的制备
        4.3.3 电化学测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 磷酸银电催化剂的表征
        4.4.2 磷酸银电催化剂的催化活性
    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


【参考文献】：
期刊论文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)



本文编号：3676660