从均相到异相，有机分子作为新能源材料的活性和稳定性研究

发布时间：2023-03-25 08:32

　　大气中的CO₂含量已经达到了有记录以来的最高值。以CO₂为主的温室气体的排放被认为是全球气候变暖以及各种气候异常现象的重要原因,所以,控制大气中CO₂浓度已经取得了广泛共识,国际社会主流认为必须采取迅速有力的措施来遏制CO₂的排放。电催化还原CO₂正是一种有效的手段,它既可以消耗过量排放的CO₂,且还原产物可以作为燃料和化工原料的补充。电催化还原CO₂的核心问题在于寻找高效催化剂。过渡族金属-卟啉配合物是一种被广泛使用的催化剂,但是关于其催化机理,依然存在不清晰之处。我们在研究了Co-porphine的结构之后,将催化剂与溶液环境的作用纳入考虑。我们发现,质子化的过程不仅仅只发生在CO₂及其还原中间产物上。事实上,在还原反应进行之前,催化剂本身发生了质子化。基于这一新的质子化机理,我们解释了CO₂还原过程中产物的产率与pH的关系,与实验现象符合的很好。我们的研究结果揭示了pH和电势对CO

【文章页数】：95 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 CO₂还原的迫切需求和主要方法
    1.2 CO₂电还原常见催化剂
        1.2.1 Ti和Ti化合物
        1.2.2 Mo、Cr和W催化剂
        1.2.3 Rh和Mn催化剂
        1.2.4 Fe、Co和Ni催化剂
        1.2.5 当前催化剂的局限性和亟待解决的问题
    1.3 有机-无机复合的钙钛矿类型太阳能电池
        1.3.1 钙钛矿太阳能电池的发展过程
        1.3.2 钙钛矿太阳能电池几何结构与电子结构
        1.3.3 钙钛矿太阳能电池的稳定性
    1.4 计算模拟方法
        1.4.1 密度泛函理论简介
        1.4.2 经典分子动力学
第2章 分子形式的过渡族金属-卟吩作为CO₂还原催化剂
    2.1 引言
    2.2 研究方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 催化剂与溶液环境的相互作用
        2.3.2 CO₂还原路径
        2.3.3 CO的进一步还原
    2.4 小结
第3章 利用共价有机框架设计复合催化剂提高CO₂还原效率
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 COF的结构
        3.3.2 CO₂存储
        3.3.3 COF的催化还原活性
        3.3.4 技术问题
    3.4 小结
第4章 不同生长条件下钙钛矿太阳能电池的长期稳定性研究：缺陷依赖性的扩散机理
    4.1 引言
    4.2 研究方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 水分子在PSC完整表面的扩散
        4.3.2 水分子在有缺陷的PSC表面扩散
        4.3.3 PSC表面点缺陷的形成能计算
        4.3.4 PSC生长条件与其稳定性的关系
    4.4 小结
第5章 结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3770902