MOF/金属硫化物复合材料对CO2电还原的研究开题报告

 2020-02-18 06:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

工业革命以后,化石燃料燃烧使大气中温室气体含量迅速增长,导致与全球变暖相关的激烈环境问题,如气候变化和海水酸化等。此外,化石燃料的枯竭伴随着不可持续的碳排放将带来能源危机。同时co2不仅是最主要的温室气体之一,也是一种潜在的碳资源,因此将co2转化为高附加值的化工原料和碳氢燃料的研究倍受关注[1]

co2是一个典型的线性三原子非极性分子,其中碳原子和氧原子都具有特殊的电负性,且使得氧原子产生负极化,而碳原子中心又出现了部分正电荷,因此co2分子是非常稳定的。但是,co2中的c又处于 4价的最高氧化态,所以理论上是可以被还原的[2]

目前,在co2转化方面,有光催化还原[3]、电催化、太阳能热化学转化、生物化学转化和热催化等方法。利用传统化学方法转换co2需要提供能量和氢气,耗能和成本较高,而采用电催化方法还原co2,可以在比较温和条件下一步直接获得一氧化碳、碳氢化合物、甲醇等高值化学品和液体燃料。同时,该过程与可再生能源或富余核能利用相结合,实现大规模电能储存,表现出极具潜力的应用前景[4]

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2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究(设计)的目标:

(1)完成nf/cus/mof的制备并对其进行表征

(2)完成nf/cus/mof对co2的电催化还原性能测试

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3. 研究计划与安排

第1—2周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需药品、仪器。确定方案,完成开题报告;

第3—6周:合成nf/cus/cu-mof电极;

第7—8周:对电极材料进行表征;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 白晓芳, 陈为, 王白银, et al. 二氧化碳电化学还原的研究进展 [j]. 物理化学学报, 2017(12):2388-2403.

[2] qiu y l. selective electrochemical reduction of carbon dioxide using cu based metal organic framework for co2 capture [j]. acs applied materials amp; interfaces, 2018, 10(3):2480-2489.

[3] 吴改, 程军, 张梦, et al. 太阳能光电催化还原co2的最新研究进展 [j]. 浙江大学学报(工学版), 2013, 47(4):680-686.

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