常温常压水系条件下电化学氮气还原铋基催化剂材料研究

发布时间：2023-03-14 21:06

　　氨在肥料生产中的巨大应用和作为能量载体的潜能,使得氨是最重要的化学品之一,主要用作氮肥的前体,使农民能够为不断增长的世界人口提供足够的食物来源,且导致食品生产方式发生根本变化。目前氨的生产主要是应用发明于20世纪初Haber-Bosch工艺,旨在将氮和氢工业转化氨,这个具有百年历史的工艺今天继续生产超过90%的氨,但这种工艺面临着在高温高压下,导致大量的能源消耗和显著的环境污染问题。最近,哈伯-博施生产氨工艺逐渐转变为电化学,等离子体化学,热化学和光化学生成氨的研究。利用可再生电力驱动的氮气和氢气制造氨取代百年历史的哈伯-博施工艺被誉为最有可能的合成策略,由于其环境友好性和成本效益低的特点,世界各地正在进行研究和开发。基于目前研究现状及需求,本论文研究主要基于温和环境条件下,以可再生能源作为驱动,利用电化学技术还原氮气合成氨,用以取代较为耗能的绿色合成氨的哈伯-博施工艺,旨在替代化石燃料原料并为全球人口更多的提供可持续性能源发展,这是一种更加环保的策略。氮气还原反应,理论上在环境条件下使用水作为氢源,以减轻环境污染问题和温室气体排放,现已被提议作为氨生产的可持续替代工艺备案。目前研究关...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 合成氨催化机理
        1.2.1 传统Haber-Bosch法合成氨机理
        1.2.2 异相催化剂表面合成氨机理(电化学)
    1.3 铵根(NH4
+)离子的检测方法
        1.3.1 靛酚蓝分光光度法
        1.3.2 铵根(NH4
+)离子选择电极法(ISE)
        1.3.3 核磁定量检测方法
    1.4 电化学合成氨催化剂研究进展
        1.4.1 贵金属电催化剂
        1.4.2 基于非贵金属的电催化剂
        1.4.3 非金属合成氨催化剂
    1.5 本论文的立题依据及研究内容
    1.6 参考文献
第2章 实验材料试剂、仪器及表征方法
    2.1 实验材料、试剂和仪器
        2.1.1 实验材料、试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的物理及化学性质表征
    2.3 材料的电化学性能表征
        2.3.1 电化学环境的测试
        2.3.2 电化学氮气还原测试方法
第3章 氧化物衍生铋(两步还原)-非贵金属电催化剂常温常压条件下在水溶液中人工固氮
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 催化剂合成方法
        3.2.2 制备工作电极方法
        3.2.3 电化学活性面积的测试方法
        3.2.4 氨检测方法
        3.2.5 副产物肼检测方法
        3.2.6 法拉第效率及产率计算
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 本章小结
    3.5 参考文献
第4章 常温常压条件下缺陷态铋催化剂在水溶液中固氮研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 催化剂合成方法
        4.2.2 制备工作电极方法
        4.2.3 电化学活性面积的测试方法
        4.2.4 氨检测方法
        4.2.5 副产物肼检测方法
        4.2.6 法拉第效率及产率计算
        4.2.7 理论计算细节参数描述
    4.3 实验结果与讨论
    4.4 本章小结
    4.5 参考文献
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
作者简介及攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3762750

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