Cu-基和C-基催化剂的制备及其电催化还原CO 2 的研究
发布时间：2022-04-23 17:46
大规模化石燃料的燃烧迅速增加了大气中CO2的含量,造成了严重的环境问题,如全球变暖、海平面上升等。CO2是一种潜在有用的C1资源,可以采用电化学的方法有效地将其转化为有价值的有机小分子化合物,如甲酸、甲醇、乙醇、丙酮等。此外,电能也可以由其他绿色和可再生的能源提供,包括风能、太阳能和潮汐能。基于此,CO2的捕获成为当今科学界研究的热点,且电化学还原的方法受到了许多研究人员的青睐。然而,电化学还原CO2也存在着诸多问题,如法拉第电流效率低、产物选择性差和过电位高等。这就迫切地需要设计出新型的催化剂来解决上述问题。总而言之,电催化剂的选择至关重要,且一直是研究人员比较关注的问题。相较于贵金属,如Pd和Au,Cu金属单质被认为是一种理想的电还原CO2的材料,其不仅价格低廉,而且能够产生碳氢类化合物和醇类。近些年来,石墨烯由于其较高的表面积、优异的导电性和易于改性的结构,是一种值得被选择的电极材料,其已经在能源和环境领域得到了广泛的应用。基于此,本论文的研究工作主要围绕新型Cu基和石墨...
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 综述
1.1 引言
1.2 电还原CO_2的概述与研究现状
1.2.1 金属单质
1.2.2 合金材料
1.2.3 金属氧化衍生物及金属氧化物
1.2.4 杂原子掺杂碳材料
1.3 本论文的研究内容和意义
第二章 实验部分
2.1 引言
2.2 试剂和仪器
2.3 材料的表征方法
2.3.1 X-射线粉末衍射
2.3.2 扫描电子显微电镜
2.3.3 能量色散X射线光谱
2.3.4 透射电子显微镜
2.3.5 电感耦合等离子体原子发射光谱
2.3.6 X射线光电子能谱
2.3.7 氮气/二氧化碳吸附脱附
2.3.8 傅里叶变换红外光谱
2.3.9 拉曼光谱
2.4 材料的制备
2.4.1 Cu/TiO_2 材料的制备
2.4.2 CuO/TiO_2 材料的制备
2.4.3 Cu/TiO_2/NG材料的制备
2.4.4 功能化GO材料的制备
2.4.5 Cu-VB_6-GO材料的制备
2.5 电极制备与电化学行为的研究
2.5.1 循环伏安行为和线性伏安行为的研究
2.5.2 电解过程的研究
2.5.3 交流阻抗的研究
2.5.4 电活性表面积(ECSA)的测试
2.5.5 塔菲尔曲线的测试
2.6 产物的分析
2.6.1 产物的定性分析
2.6.2 产物的定量分析
第三章 Cu/TiO_2的制备及其电催化还原CO_2的研究
3.1 引言
3.2 结果与讨论
3.2.1 Cu/TiO_2 材料的表征
3.2.2 Cu/TiO_2和Cu/C材料的循环伏安行为
3.2.3 Cu/TiO_2 材料的电催化性能
3.3 结论
第四章 CuO/TiO_2的制备及其电催化还原CO_2的研究
4.1 引言
4.2 结果与讨论
4.2.1 CuO/TiO_2 材料的表征
4.2.2 CuO/TiO_2 材料的电催化性能
4.2.3 与CuO/C材料的对比
4.2.4 可能反应路径的推测
4.3 结论
第五章 双功能化Cu/TiO_2/NGR的制备及其电催化还原CO_2的研究
5.1 引言
5.2 结果与讨论
5.2.1 Cu/TiO_2/NG材料的表征
5.2.2 Cu/TiO_2/NG材料的电催化性能
5.2.3 Cu/TiO_2/NG材料的电还原CO
5.2.4 稳定性测试
5.2.5 可能反应路径的推测
5.3 结论
第六章 维生素B6功能化石墨烯的制备及其电催化还原CO_2的研究
6.1 引言
6.2 结果与讨论
6.2.1 VB_6-GO材料的表征
6.2.2 功能化GO材料的电催化性能
6.2.3 产物的来源
6.2.4 机理分析
6.3 结论
第七章 Cu-VB_6-GO功能化石墨烯的制备及其电催化还原CO_2生成乙醇的研究
7.1 引言
7.2 结果与讨论
7.2.1 Cu-VB_6-GO材料的表征
7.2.2 Cu-VB_6-GO材料的电催化性能
7.2.3 Cu-GO、VB_6-GO和 Cu-VB_6-GO材料催化性能的比较
7.2.4 机理分析
7.3 结论
第八章 总结与展望
8.1 论文总结
8.2 研究展望
参考文献
科研成果
致谢
本文编号：3647677
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 综述
1.1 引言
1.2 电还原CO_2的概述与研究现状
1.2.1 金属单质
1.2.2 合金材料
1.2.3 金属氧化衍生物及金属氧化物
1.2.4 杂原子掺杂碳材料
1.3 本论文的研究内容和意义
第二章 实验部分
2.1 引言
2.2 试剂和仪器
2.3 材料的表征方法
2.3.1 X-射线粉末衍射
2.3.2 扫描电子显微电镜
2.3.3 能量色散X射线光谱
2.3.4 透射电子显微镜
2.3.5 电感耦合等离子体原子发射光谱
2.3.6 X射线光电子能谱
2.3.7 氮气/二氧化碳吸附脱附
2.3.8 傅里叶变换红外光谱
2.3.9 拉曼光谱
2.4 材料的制备
2.4.1 Cu/TiO_2 材料的制备
2.4.2 CuO/TiO_2 材料的制备
2.4.3 Cu/TiO_2/NG材料的制备
2.4.4 功能化GO材料的制备
2.4.5 Cu-VB_6-GO材料的制备
2.5 电极制备与电化学行为的研究
2.5.1 循环伏安行为和线性伏安行为的研究
2.5.2 电解过程的研究
2.5.3 交流阻抗的研究
2.5.4 电活性表面积(ECSA)的测试
2.5.5 塔菲尔曲线的测试
2.6 产物的分析
2.6.1 产物的定性分析
2.6.2 产物的定量分析
第三章 Cu/TiO_2的制备及其电催化还原CO_2的研究
3.1 引言
3.2 结果与讨论
3.2.1 Cu/TiO_2 材料的表征
3.2.2 Cu/TiO_2和Cu/C材料的循环伏安行为
3.2.3 Cu/TiO_2 材料的电催化性能
3.3 结论
第四章 CuO/TiO_2的制备及其电催化还原CO_2的研究
4.1 引言
4.2 结果与讨论
4.2.1 CuO/TiO_2 材料的表征
4.2.2 CuO/TiO_2 材料的电催化性能
4.2.3 与CuO/C材料的对比
4.2.4 可能反应路径的推测
4.3 结论
第五章 双功能化Cu/TiO_2/NGR的制备及其电催化还原CO_2的研究
5.1 引言
5.2 结果与讨论
5.2.1 Cu/TiO_2/NG材料的表征
5.2.2 Cu/TiO_2/NG材料的电催化性能
5.2.3 Cu/TiO_2/NG材料的电还原CO
5.2.4 稳定性测试
5.2.5 可能反应路径的推测
5.3 结论
第六章 维生素B6功能化石墨烯的制备及其电催化还原CO_2的研究
6.1 引言
6.2 结果与讨论
6.2.1 VB_6-GO材料的表征
6.2.2 功能化GO材料的电催化性能
6.2.3 产物的来源
6.2.4 机理分析
6.3 结论
第七章 Cu-VB_6-GO功能化石墨烯的制备及其电催化还原CO_2生成乙醇的研究
7.1 引言
7.2 结果与讨论
7.2.1 Cu-VB_6-GO材料的表征
7.2.2 Cu-VB_6-GO材料的电催化性能
7.2.3 Cu-GO、VB_6-GO和 Cu-VB_6-GO材料催化性能的比较
7.2.4 机理分析
7.3 结论
第八章 总结与展望
8.1 论文总结
8.2 研究展望
参考文献
科研成果
致谢
本文编号：3647677
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