納米金屬材料電催化還原CO2制甲酸的研究.pdf

1、隨著工業(yè)化和現(xiàn)代文明的快速發(fā)展，能源的大量消耗，環(huán)境問(wèn)題頻頻爆發(fā)使人們不得不把眼光投向能源的持續(xù)發(fā)展。二氧化碳(CO2)是C1化學(xué)重要組成部分，同樣是C1家族中最為廉價(jià)和豐富的碳資源。利用電催化還原的方法將 CO2轉(zhuǎn)化成甲酸、CO、醇類以及碳?xì)浠衔锏?，將能量?jī)?chǔ)存在這些高能量密度的物質(zhì)中以便循環(huán)利用，這樣不僅能緩解“溫室效應(yīng)”問(wèn)題，還能減少人類對(duì)化石燃料的依賴。
　　電化學(xué)還原二氧化碳（CO2）是一種非常溫和有效的方法并且在反應(yīng)過(guò)

2、程中所使用的電能可以利用可再生能源所產(chǎn)生的電能，不會(huì)造成二次污染，具有清潔性。但由于電催化還原CO2技術(shù)仍有許多問(wèn)題需要解決：（Ⅰ）提高電流密度，縮短反應(yīng)時(shí)間；（Ⅱ）降低反應(yīng)的過(guò)電位從而使得反應(yīng)更容易進(jìn)行；（Ⅲ）提高反應(yīng)過(guò)程中電流的使用效率，同時(shí)減少副反應(yīng)的產(chǎn)生；（Ⅳ）提高工作電極的穩(wěn)定性等等?；谏鲜鰡?wèn)題，尋找具有高催化活性的合適的催化劑，而且還要具有較高的選擇性和穩(wěn)定性，是CO2電催化還原技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。本論文通過(guò)電化學(xué)沉積的方法獲

3、得Sn基和Bi基催化劑完成了如下三個(gè)體系：
　?。?）利用恒壓電鍍的方法，以銅箔作為基底，氯化膽堿為電鍍液制備納米錫電極作為催化劑，在水溶液（0.1 mol/L的KHCO3溶液）中研究鍍錫電極上的CO2電化學(xué)還原情況。與傳統(tǒng)的銅電極相比，這種鍍錫電極對(duì)還原CO2表現(xiàn)出較高的催化活性，具有較大的催化電流密度，同時(shí)能產(chǎn)生較高的生成甲酸的法拉第效率。
　?。?）利用恒流電鍍的方法，以銅箔、銅網(wǎng)作為基底，水溶液為電鍍液制備納米錫電極

4、作為催化劑，在水溶液（0.1 mol/L的KHCO3溶液）中研究鍍錫電極上的CO2電化學(xué)還原情況。與無(wú)水電鍍液制作的錫電極相比，電流密度略低，但更有利于 CO2.-朝目標(biāo)產(chǎn)物甲酸根的方向轉(zhuǎn)化。與傳統(tǒng)的銅電極相比，這種鍍錫電極對(duì)還原CO2表現(xiàn)出較高的催化活性，在-1.8 V下W-Sn/Cu電極生成甲酸的法拉第效率為92％，甲酸的生成速率為164.40μmol·h?1；W-Sn/f-Cu電極生成甲酸的法拉第效率為83.5%，甲酸的生成速率為