纳米多孔金、锡电催化剂制备及其二氧化碳电还原性能研究

发布时间：2020-12-06 09:18

　　能源与环境问题始终伴随着科技发展,二氧化碳过度排放造成的温室效应严重危害着人类的生存环境。以可再生电能驱动、实现封闭碳循环、产生高附加值化学品的二氧化碳电还原技术是解决能源危机与全球变暖的有效手段。然而,二氧化碳电还原转化技术仍然面临:（1）催化剂活性受限;（2）电还原反应路径复杂,机理尚待进一步揭示;（3）催化剂结构与反应性能之间的联系模糊等问题。掺杂、原子空位、晶界等缺陷催化剂,其表面结构能够改变催化剂的吸附行为和化学活性,选择性地提高特定中间产物的稳定性,利于电催化反应的进行,受到了研究者们的广泛关注。纳米多孔金属在脱合金制备过程使材料产生残余应力和塑性变形。从而产生大量的晶体缺陷（如位错、孪晶和堆垛层错）。其结构往往由复杂曲率表面组成,即高指数晶面构成的丰富台阶、扭折和平台位点等缺陷,利于催化反应。因此,本文分别制备了纳米多孔金、和纳米多孔锡-二氧化锡复合催化剂,并对其结构形貌进行了详尽的表征与分析,并进行了二氧化碳电还原性能测试,试图准确理解富含缺陷的纳米多孔催化剂结构与性能之间的构效关系。具体研究内容如下:（1）通过简单的脱合金方法制备了三维双连续网状孔道结构的多孔金。球差... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

减缓CO2排放行动迫在眉睫

第一章 绪论界面处。电极反应等式 (式 1-1 至 1-8) 给出了一些 CO2RR 路径以及典型的副反应 析氢反应，式 1-9) 的平衡电位 (E0)。一般来说，电极/催化剂会优先与 CO2进行反而抑制氢析出副反应。E0是以在电解质浓度为 1M 的水溶液 (pH=7) 中，室温 2，1 标准大气压下的标准氢电极 (standard hydrogen electrode，SHE) 作为参考。[19从热力学角度看，首先 CO2由直线型分子发生结构重排，转变为弯曲的自由基阴 CO2(CO2RR 关键中间产物)[19]。其中，发生第一个电子转移至 CO2的重整过程需量能量进行活化[20]。相比于第一步的活化过程，后续若干质子耦合电子转移步骤较易发生。但是，由于自由基阴离子 CO2活性较高且各产物之间平衡电位差异较小 -2 至 1-8)，选择性成为制约这一还原过程的主要问题，并且强烈依赖于催化剂表面性位点之间的活性。

第一章 绪论合能决定了 CO2RR 生成 CO、烃类和醇类化合物的整体活性和选择性。对于第二属，催化剂与*CO 的结合能较弱，CO 可以从金属表面脱附，但同时它们应该与*CO足够强的结合能，从而促进 CO2活化。与 CO 结合过强会毒化催化剂表面，例如类型中的 Pt 和 Fe。对催化剂与 CO 结合能优化的优化是十分必要的，例如 Cu，续后续的质子化反应 (形成*HCO 或*CHO)，通过一系列复杂的质子和电子转移成多碳产物。但是，优化各种中间产物的结合能仍然是一项重要挑战。*COOH、*CHO 的结合能通过“标度关系 (scalingrelation)”相联系，即，*CO 的结合能与*CO*CHO 正相关，使得分别控制它们变得困难。


本文编号：2901135