活性金属卟啉基有机骨架PCN-222(Fe)与高导电性碳材料的复合及电催化还原CO 2 性能的研究
发布时间：2023-05-07 21:20
近些年来通过电化学方法转化CO2(CO2ER)为可利用能源越来越受到人们的关注。通过电化学方法将CO2转化为CO、甲醇、甲酸等可利用的化学品,在提供了较清洁能源的同时也缓解了 CO2的过量排放所引发的温室效应。开发具有低成本、高选择性、高活性和高稳定性的电催化剂对于CO2ER具有重要意义。课题组前期工作中发展了卟啉基金属有机骨架(MOFs)PCN-222(Fe)结合导电炭黑获得复合材料PCN-222(Fe)/C,该材料表现出较高的CO2转化CO的选择性(FECo=91%)和稳定性(10 h),然而其稳定性离实际应用需求仍有较大差距。发展高性能复合催化剂,深入探索PCN-222(Fe)与高导电性碳材料的复合对改善电催化剂的性能、推动其应用将具有重要意义。本文旨在将具有3D多级孔结构的PCN-222(Fe)与不同高导电性碳材料碳纳米管(CNTs)和石墨烯(GO)进行复合,制备高活性位点、高导电性、高稳定性复合电催化剂开展CO2ER研究;此外,提升其质量传输性能使活性位点更易与CO2接触也是我们的研究目标,利用纳米级聚苯乙烯微球对PCN-222(Fe)进行刻蚀造孔,使Macro-PCN-22...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 电催化还原CO2(CO2ER)简介
1.1.1 CO2ER的背景
1.1.2 CO2ER的原理
1.1.3 CO2ER的挑战
1.2 多维纳米材料在CO2ER中的应用
1.2.1 基于一维碳纳米管的复合材料
1.2.1.1 碳纳米管负载的金属纳米粒子
1.2.1.2 氮掺杂的碳纳米管
1.2.1.3 碳纳米管负载的卟啉和酞菁材料
1.2.2 基于二维石墨烯的复合材料
1.2.2.1 石墨烯负载的金属纳米粒子
1.2.2.2 杂原子掺杂的石墨烯
1.2.2.3 其它活性分子与石墨烯的复合
1.2.3 三维纳米材料聚苯乙烯(PS)微球作为模板的应用
1.2.3.1 以PS球为模板合成功能性核壳材料
1.2.3.2 以PS球为模板刻蚀多孔材料形成大孔结构
1.2.4 基于活性金属卟啉基有机骨架PCN-222(Fe)的应用
1.3 选题依据及主要研究内容
第二章 PCN-222(Fe)/CNTs复合材料的制备及其电催化还原二氧化碳性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 PCN-222(Fe)/CNTs复合催化剂的合成及电极的制备
2.2.3 催化剂的表征
2.2.3.1 PXRD表征
2.2.3.2 FT-IR光谱表征
2.2.3.3 UV-Vis表征分析
2.2.3.4 比表面积和孔径分布分析
2.2.3.5 电镜表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 循环伏安及恒电位电解测试
2.3.2 电化学活性位点百分数的测试
2.3.3 电化学活性表面积的测试
2.3.4 电化学阻抗的测试
2.4 小结
第三章 NP-PCN-222(Fe)/GO对二氧化碳的电催化还原性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 GO的制备
3.2.3 NP-PCN-222(Fe)/GO复合催化剂的合成及电极的制备
3.2.3.1 NP-PCN-222(Fe)/GO-1复合催化剂的合成
3.2.3.2 NP-PCN-222(Fe)/GO-s复合催化剂的合成
3.2.3.3 复合催化剂电极的制备
3.2.4 催化剂的表征
3.2.4.1 PXRD表征
3.2.4.2 FT-IR分析
3.2.4.3 拉曼分析
3.2.4.4 UV-Vis表征分析
3.2.4.5 比表面积和孔径分布分析
3.2.4.6 电镜分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 线性伏安扫描及恒电位电解测试
3.3.2 电化学活性位点百分数的测试
3.3.3 电化学活性表面积的测试
3.3.4 电化学阻抗的测试
3.4 小结
第四章 Macro-PCN-222(Fe)/C对二氧化碳的电催化还原性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 PS微球的制备
4.2.3 Macro-PCN-222(Fe)/C复合催化剂的合成及电极的制备
4.2.4 催化剂的表征
4.2.4.1 PXRD表征
4.2.4.2 FT-IR分析
4.2.4.3 UV-Vis表征分析
4.2.4.4 比表面积和孔径分布分析
4.2.4.5 电镜分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 线性伏安扫描及恒电位电解测试
4.3.2 电化学活性位点百分数的测试
4.3.3 电化学活性表面积的测试
4.3.4 电化学阻抗的测试
4.4 小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3811346
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 电催化还原CO2(CO2ER)简介
1.1.1 CO2ER的背景
1.1.2 CO2ER的原理
1.1.3 CO2ER的挑战
1.2 多维纳米材料在CO2ER中的应用
1.2.1 基于一维碳纳米管的复合材料
1.2.1.1 碳纳米管负载的金属纳米粒子
1.2.1.2 氮掺杂的碳纳米管
1.2.1.3 碳纳米管负载的卟啉和酞菁材料
1.2.2 基于二维石墨烯的复合材料
1.2.2.1 石墨烯负载的金属纳米粒子
1.2.2.2 杂原子掺杂的石墨烯
1.2.2.3 其它活性分子与石墨烯的复合
1.2.3 三维纳米材料聚苯乙烯(PS)微球作为模板的应用
1.2.3.1 以PS球为模板合成功能性核壳材料
1.2.3.2 以PS球为模板刻蚀多孔材料形成大孔结构
1.2.4 基于活性金属卟啉基有机骨架PCN-222(Fe)的应用
1.3 选题依据及主要研究内容
第二章 PCN-222(Fe)/CNTs复合材料的制备及其电催化还原二氧化碳性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 PCN-222(Fe)/CNTs复合催化剂的合成及电极的制备
2.2.3 催化剂的表征
2.2.3.1 PXRD表征
2.2.3.2 FT-IR光谱表征
2.2.3.3 UV-Vis表征分析
2.2.3.4 比表面积和孔径分布分析
2.2.3.5 电镜表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 循环伏安及恒电位电解测试
2.3.2 电化学活性位点百分数的测试
2.3.3 电化学活性表面积的测试
2.3.4 电化学阻抗的测试
2.4 小结
第三章 NP-PCN-222(Fe)/GO对二氧化碳的电催化还原性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 GO的制备
3.2.3 NP-PCN-222(Fe)/GO复合催化剂的合成及电极的制备
3.2.3.1 NP-PCN-222(Fe)/GO-1复合催化剂的合成
3.2.3.2 NP-PCN-222(Fe)/GO-s复合催化剂的合成
3.2.3.3 复合催化剂电极的制备
3.2.4 催化剂的表征
3.2.4.1 PXRD表征
3.2.4.2 FT-IR分析
3.2.4.3 拉曼分析
3.2.4.4 UV-Vis表征分析
3.2.4.5 比表面积和孔径分布分析
3.2.4.6 电镜分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 线性伏安扫描及恒电位电解测试
3.3.2 电化学活性位点百分数的测试
3.3.3 电化学活性表面积的测试
3.3.4 电化学阻抗的测试
3.4 小结
第四章 Macro-PCN-222(Fe)/C对二氧化碳的电催化还原性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 PS微球的制备
4.2.3 Macro-PCN-222(Fe)/C复合催化剂的合成及电极的制备
4.2.4 催化剂的表征
4.2.4.1 PXRD表征
4.2.4.2 FT-IR分析
4.2.4.3 UV-Vis表征分析
4.2.4.4 比表面积和孔径分布分析
4.2.4.5 电镜分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 线性伏安扫描及恒电位电解测试
4.3.2 电化学活性位点百分数的测试
4.3.3 电化学活性表面积的测试
4.3.4 电化学阻抗的测试
4.4 小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3811346
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教材专著
