金属纳米材料的可控合成及其氮气电还原性能研究

发布时间：2021-08-12 15:43

　　氨（NH3）在现代工业和农业生产中起着至关重要的作用。目前,哈伯工艺法是最有效的合成NH3方法,但它具有高能耗和低环保的缺点。作为合成NH3的一种策略,氮气（N2）电还原反应（NRR）具有很大的潜力,因为该方法具有由可再生能源驱动以及丰富的原料等优势。这对于能源的可持续发展及绿色化学具有很大的现实意义。此外,由于具有d轨道的金属纳米材料可以很容易地将电子提供给N≡N三键轨道,增强N2吸附并减弱N≡N三键的稳定性,从而实现N2的有效活化转化。但是,对其进行有效的可控合成仍然具有很大的挑战。因此,需要合理设计并优化金属纳米材料来提高NRR的活性、选择性和稳定性。本论文中,我们介绍了不同相结构的PdCu纳米颗粒、表面结构可调的Pt3Fe纳米晶和组分各异的MoFe纳米带的可控合成,并探究了其NRR性能。主要内容概括如下:第一章:简要介绍NRR的研究进展、反应机理、反应路径以及催化剂设计的策略,并阐明本文的选题依据和研究内容。第二章:目前已报道的NRR电催化剂大多属于无序相结构。相反,具有有序原子排列、强电子相互作用以及高混合焓的有序相结构可以调控催化剂的电子结构以实现催化性能的提升。因此,我们... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１电催化ＮＲＲ反应过程的示意图

图１－２?Ｎ２－Ｈ２Ｏ系统的部分Ｐｏｕｒｂａｉｘ图，包括Ｎ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４和ＮＯ３？

一?—?—?—?—?—?一?一一?：?＊＂?ＩＮｒｌｊ?，??乂?ｊ?＼?；?，▲?＇＼?ｔＡｉｔｅｍａｔｉｖｅ，＇?研?，，??ｆｉ：?ｎｈ３?｝＼ｒｔ－?＼?；??、＇、?ｈ＊?ｅ?？?ｕ＊?ｅ?ｉ?ｈ＊?ｔ?ｙ?ｉ??Ｈ．亡：－—？－?ＮＨ?—?ＮＨ?—???—?？??ｉｔｒ?ｉｆｒ?ｈ?｜?［??丨?ｉ??．：Ｈ－ｅ＊?ｒ＾ＨＨ－ｅＨ＾Ｈ?Ｊ??ｗｅ－ｏｎ－ｆｐｉ＾Ｊ?？加?＾?Ｗ?＂?７７ｆ?＂?Ｖ?＾?Ｐｒ?Ｉ??ｊ?ｗＩ??图１－３由质子化和电子转移引起的ＮＲＲ途径，包括解离途径、远端缔合途径、交??替缔合途径和酶促途径。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＮＲＲ?ｂｙ?ｐｒｏｔｏｎ－ｃｏｕｐｌｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｔｒａｎｓｆｅｒ，??ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ?ｔｈｅ?ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ?ｐａｔｈｗａｙ，?ｄｉｓｔａｌ?ａｎｄ?ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ?ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ?ｐａｔｈｗａｙ，?ａｎｄ??ｅｎｚｙｍａｔｉｃ?ｐａｔｈｗａｙ．??在解离途径中，Ｎ＝Ｎ三键的裂解发生在氢化之前，催化剂表面己吸附了氮原??子，然后独立进行质子化加氢反应，并以ＮＨ３的形式从催化剂表面上释放出来。??在缔合途径中，Ｎ＝Ｎ三键的裂解与质子化加氢同时发生。如果催化剂表面具有头??对头结合模式，其中Ｎ２分子中只有一个Ｎ原子与催化剂表面位点配位，则缔合途??径可进一步分为两种途径：远端途径和交替途径。在远端途径中，首先是远端的??未配位Ｎ原子优先被质子化加氢直到Ｎ＾Ｎ三键完全裂解，并以ＮＨ３的形式释放出??来，然后催化剂表面上的Ｎ原子进一


本文编号：3338597