非金属原子掺杂的碳基催化剂用于电催化氮气还原的研究

发布时间：2023-12-27 17:45

　　氨是最重要的制造合成化工产品的传统原料之一,广泛应用于工业原料,农业生产和药物合成等必须物品的生产当中;因低碳社会的要求,氨高达17.6wt%的氢容量,具有重要的潜在储能材料。因为氨的重要作用,人们对于人工固定氮气的研究从未停止过。目前主要的人工合成氨气的办法是Haber-Bosch法,这一重要过程促进了全球农业的变革,但是Haber-Bosch法的缺点很明显:依赖高温和高压的严苛反应条件,每年需要全球总能源消耗的2%来制备氨;需要使用氮气和氢气作为原料,过程还会产生大量的二氧化碳,每生产一吨氨气就会产生两吨二氧化碳。为了解决这个日益迫切的问题,近年来,人们提出了各种方案来在温和的条件下固定氮气,其中,寻找一种室温低压条件下的电催化剂就是比较热门的一种方案。基于此,本论文设计了非金属杂原子掺杂的石墨和石墨烯两类催化剂,并对其在室温下电催化氮气还原的性能做了研究,并初步的探究了不同温度的煅烧条件对其电催化氮气还原的性能的影响:(1)课题一使用二氧化硼粉末,红磷粉末,硫粉,硒粉,聚四氟乙烯粉末作为掺杂源,石墨粉作为改性对象,置于高能球磨机中充分研磨混合,最后在不同的温度下(800,900,...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 非贵金属电催化材料概述
        1.2.1 非贵金属电催化材料的种类和特点
    1.3 掺杂碳材料概述
        1.3.1 掺杂碳材料的种类
        1.3.2 掺杂碳材料的应用
        1.3.3 掺杂碳材料的发展前景
    1.4 氮气还原概述
        1.4.1 氮气还原的种类
        1.4.2 传统的固氮方法
        1.4.3 生物固氮
        1.4.4 电化学固氮概述
    1.5 论文主要内容及立意
第二章 实验部分与表征
    2.1 实验主要仪器
    2.2 实验主要试剂
    2.3 实验表征
        2.3.1 催化剂电化学性能表征
        2.3.2 催化剂产氨评价标准
        2.3.3 催化剂结构表征与测试
第三章 硒掺杂的石墨用于电催化氮气还原的研究
    3.1 催化剂样品的合成与筛选
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 催化剂的氨气产率和法拉第效率
        3.2.2 催化剂的形貌分析
        3.2.3 催化剂样品的结构和组成分析
        3.2.4 催化剂电化学性能表征分析
    3.3 本章小结
第四章 磷掺杂的氧化石墨烯用于电催化氮气还原的研究
    4.1 催化剂样品的合成与筛选
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 催化剂的氨气产率和法拉第效率
        4.2.2 催化剂的形貌分析
        4.2.3 催化剂样品的结构和组成分析
        4.2.4 催化剂电化学性能表征分析
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者及导师简介
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本文编号：3875599