局域对称破缺活性中心用于CO 2 加氢反应

发布时间：2022-10-21 13:03

　　随着对化石能源使用的增加,CO2排放逐年攀升,其导致的温室效应等环境问题日趋严重。提高可再生能源占比是实现碳减排的重要途径。可再生能源如风、光等发的电难以直接并入电网,导致弃电严重。利用可再生能源电解水制氢,与排放的CO2反应合成液体燃料,可以实现电能到化学能的转换。以甲醇为代表的液体燃料,其能量密度远高于电池和高压燃气;而且其存储和使用也更为方便、安全。因此,利用CO2和过量电能合成高能量密度、易储存的液体燃料,有望解决可再生能源并网的不稳定性难题,提高可再生能源的利用率。CO2的碳氧键长仅为1.16 A,具有高度的稳定性,很难被活化。然而,我们不宜通过直接提高温度的方法来活化CO2,这是因为CO2加氢制液体燃料为放热反应,高温不利于为提高CO2的平衡转化率和液体产物的平衡选择性。因此,CO2加氢反应中的关键科学问题为如何设计能够高效活化CO2的催化剂。针对这一关键科学问题,我所在的课题组提出了“构筑对称破缺活性中心活化非极性CO2分子”的催化剂设计理念。从电子结构角度而言,对称破缺活性中心存在电荷密度梯度,能够形成局域极化场,以极化非极性的CO2分子,从而促进CO2的活化。从吸附构... 

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 CO_2加氢反应的研究意义
        1.2.1 碳循环的应用
        1.2.2 氧循环的应用
    1.3 CO_2加氢反应的研究现状
        1.3.1 CO_2活化模式
        1.3.2 CO_2加氢反应“描述符”
        1.3.3 CO_2加氢制C_1产物的反应机制和催化剂
        1.3.4 CO_2加氢制C_(2+)产物的反应机制和催化剂
    1.4 对称破缺活性中心对CO_2的活化机制
    1.5 本课题主要研究内容
第2章 局域对称破缺活性中心的构筑及表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 仪器设备
        2.2.3 实验方法
    2.3 催化剂结构表征
        2.3.1 催化剂几何结构表征
        2.3.2 催化剂电子结构表征
    2.4 本章小结
第3章 局域对称破缺活性中心CO_2加氢反应的催化性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器设备
        3.2.2 催化测试
        3.2.3 稳定性测试
    3.3 结果与分析
        3.3.1 局域对称破缺与对称活性中心的CO_2加氢反应性能比较
        3.3.2 局域对称破缺活性中心的CO_2加氢反应稳定性研究
    3.4 本章小结
第4章 局域对称破缺活性中心对CO_2的活化机制
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 仪器设备
        4.2.2 原位谱学表征
    4.3 结果与分析
        4.3.1 Pt-O-H对称破缺活性中心的形成
        4.3.2 Pt-O-H对称破缺活性中心对CO_2的活化机制
    4.4 本章小结
第5章 近邻局域对称破缺活性中心的构筑及表征
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 仪器设备
        5.2.3 实验方法
    5.3 催化剂结构表征
        5.3.1 催化剂几何结构表征
        5.3.2 催化剂电子结构表征
    5.4 本章小结
第6章 近邻局域对称破缺活性中心CO_2加氢反应的催化性能
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 仪器设备
        6.2.2 催化测试
        6.2.3 稳定性测试
    6.3 结果与分析
        6.3.1 孤立与近邻局域对称破缺活性中心的CO_2加氢反应性能比较
        6.3.2 近邻局域对称破缺活性中心的CO_2加氢反应稳定性研究
    6.4 本章小结
第7章 近邻局域对称破缺活性中心对CO_2的活化机制
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 仪器设备
        7.2.2 原位谱学表征
        7.2.3 理论计算
    7.3 结果与分析
        7.3.1 孤立Pt-S-H对称破缺活性中心对CO_2的活化机制
        7.3.2 近邻Pt-S-H对称破缺活性中心对CO_2的活化机制
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 全文总结
    8.2 本文创新点
    8.3 研究工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]CO2 activation on bimetallic CuNi nanoparticles[J]. Natalie Austin,Brandon Butina,Giannis Mpourmpakis.  Progress in Natural Science:Materials International. 2016(05)
[2]The XAFS beamline of SSRF[J]. 于海生,魏向军,李炯,顾颂琦,张硕,汪丽华,马静远,李丽娜,高倩,司锐,孙凡飞,王宇,宋飞,徐洪杰,余笑寒,邹杨,王建强,姜政,黄宇营.  Nuclear Science and Techniques. 2015(05)



本文编号：3695699