電催化劑具有很高的催化活性,不僅可以催化CO₂的電還原反應(yīng),也可以催化分析檢測物的電化學氧化還原反應(yīng)。然而,現(xiàn)今的研究工作只局限于研究同一種電催化劑的單一應(yīng)用,而不同時探索同種電催化劑在電催化和電分析化學的雙重應(yīng)用。因此,尋找開發(fā)同種催化劑的CO₂電還原和構(gòu)建電化學傳感器的雙重應(yīng)用,具有十分重要的意義。目前報道的CO₂電還原催化劑仍然面臨著合成步驟復雜、成本高、小批量制備的問題,而且,這些催化劑也普遍存在CO₂還原活性低、過電位高、選擇性差、電流密度低、穩(wěn)定性差等缺點。當前,電化學傳感器的信號放大材料主要是基于價格昂貴、合成步驟復雜的石墨烯和碳納米管,難以實現(xiàn)電化學傳感器的廉價、大批量制備。為了解決以上難題,本論文合成了一系列同時具有CO₂電催化還原和電分析化學傳感應(yīng)用的新型金屬/碳材料,這些材料廉價易得、合成簡便、可大批量制備。這些新穎的雙功能材料,不僅可以高活性、高電流密度、低過電位、高法拉第效率、高穩(wěn)定性的將CO₂電還原成甲酸、甲醇液態(tài)產(chǎn)物,也可作為... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

（A）H型電解池的示意圖

褂肕o-Bi雙金屬硫化物用于CO2電化學還原生成甲醇[18]，在離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[Bmim]BF4）中于0.7V(vs.SHE)的電位，取得了71.2%的最大CH3OH法拉第效率和12.1mAcm2的高電流密度。在離子液體的存在下，Mo和Bi兩種金屬協(xié)同作用生成甲醇，Bi位點促進CO的生成，然后CO與Mo位點結(jié)合，Mo位點產(chǎn)生的H2逐漸加成到CO，最終產(chǎn)生CH3OH。此外，Bi位點也能有效穩(wěn)定CO2中間體，從而促進CH3OH的生成。然而，離子液體的價格昂貴，電解結(jié)束后不易與產(chǎn)物分離，不易回收，因此限制了它在CO2電化學還原的大規(guī)模使用。圖1-2PbO2電極在離子液體[Bzmim]BF4陰極電解液電化學還原CO2生成HCOOH的可能反應(yīng)機理[28]Figure1-2PossiblereactionmechanismfortheelectrochemicalreductionofCO2intoHCOOHoveraPbO2electrodein[Bzmim]BF4containingcatholytes[28]1.3.2.3有機溶液甲醇也是一種廣泛用于CO2還原的溶劑，因為在常溫常壓下，CO2在甲醇的溶解度是水的5倍。在甲醇溶液，析氫反應(yīng)（HER）會被抑制，因此，CO2直接在含有甲醇的電解液進行電化學還原是一個很好的選擇。而且，支持電解質(zhì)的加入可能會影響最終產(chǎn)

CO2通過不同的反應(yīng)路徑電化學還原生成（A）C1和（B）C2產(chǎn)物的反應(yīng)機理[7]


本文編號：3517862