生物质碳催化剂的制备及其电化学二氧化碳还原性能研究

发布时间：2024-12-19 00:22

　　二氧化碳（CO₂）转化为高附加值产品是一项前瞻性的工作,在缓解能源危机和气候问题方面具有良好的应用前景。近年来,电化学CO₂还原反应（ECRR）由于其可控的目标产物和较高的转化效率备受关注。在ECRR催化剂研究中,生物质碳催化剂原料来源及储量丰富、制备过程简单、孔隙率及表面官能团易于调节,是一种潜力巨大的催化剂。本文分别以商业低硫木质素（植物生物质）和头发（动物生物质）作为原料,制备了一系列用于ECRR的催化剂,主要内容与结果如下:（1）以商业低硫木质素为碳前驱体,三聚氰胺和尿素为氮源,Na Cl和Zn Cl₂为模板剂,通过改变制备条件,成功制备出一系列N、S共掺杂的生物质碳催化剂（LC）。研究表明,N掺杂有利于提升ECRR中CO的选择性;Na Cl-Zn Cl₂作为模板剂,在高温下有助于形成丰富的孔结构,增加比表面积与孔容,提高ECRR活性。研究得到的最佳催化剂LC-3,以0.1 M KHCO₃溶液为电解质,在490 m V的过电位下CO法拉第效率达到95.9%,此时平均电流密...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电化学CO₂还原反应简介
        1.2.1 电化学CO₂还原反应的机理
        1.2.2 电化学CO₂还原反应的评价指标
        1.2.3 电化学CO₂还原反应面临的问题
    1.3 非金属碳基催化剂用于CO₂还原评述
        1.3.1 概述
        1.3.2 杂原子掺杂的作用
        1.3.3 非金属碳基催化剂
    1.4 生物质碳催化剂简介
        1.4.1 生物质来源
        1.4.2 生物质碳制备方法
    1.5 本课题的研究思路和主要内容
第二章 实验部分
    2.1 化学试剂材料与仪器
        2.1.1 实验试剂材料及气体
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂表征
        2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.3 比表面积分析(BET)
        2.2.4 拉曼光谱分析(Raman)
        2.2.5 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.6 X-射线光电子能谱(XPS)
    2.3 催化剂的电化学性能评价
        2.3.1 线性扫描伏安曲线(LSV)
        2.3.2 电流时间曲线(I-t)
    2.4 实验装置及性能指标的计算
        2.4.1 实验装置
        2.4.2 气相色谱仪
        2.4.3 标准曲线的测定
        2.4.4 性能指标的计算
    2.5 密度泛函理论(DFT)
第三章 木质素生物质碳催化剂制备及其电化学CO₂还原研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 木质素生物质碳催化剂的制备
        3.2.2 木质素生物质碳催化剂的表征
    3.3 木质素生物质碳催化剂的电化学CO₂还原性能
    3.4 吸附氯对木质素生物质碳催化剂电化学CO₂还原反应的影响
    3.5 本章小结
第四章 头发生物质碳催化剂制备及其电化学CO₂还原研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 头发生物质碳催化剂的表征
    4.3 头发生物质碳催化剂的电化学CO₂还原性能
    4.4 电化学CO₂还原稳定性衰减的影响因素及其机理探讨
        4.4.1 影响稳定性因素的筛选
        4.4.2 阳极电解液对稳定性影响的的深入分析
        4.4.3 电解液中HCO3
-浓度的滴定
        4.4.4 稳定性测试中pH和电导率的变化
        4.4.5 稳定性衰减的机理探讨
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附录



本文编号：4017358

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