氨（NH₃）作為農(nóng)業(yè)肥料的重要活性氮原料,對人類人口增長和地球生態(tài)起著關(guān)鍵作用。它是一種高效,無碳的氫能源載體。目前,傳統(tǒng)的Haber-Bosch工藝是工業(yè)上合成氨的主要方法,該工藝是在高溫和高壓下,將純化的N₂和H₂通過鐵基催化劑合成NH₃。然而,這一過程不僅是能源密集型的,而且由于溫室氣體的釋放,對環(huán)境也不友好。電化學(xué)合成氨（NRR）被認(rèn)為是一種有前途的環(huán)境友好的,可在常溫常壓條件下合成氨的方法。雖然它解決了Haber-Bosch過程中能量和H₂密集型的操作,但仍然面臨N₂活化的挑戰(zhàn),因此有效的電催化劑是NRR過程的前提條件。鐵作為最便宜的,最豐富的過渡金屬之一,存在于三種用于生物固氮的固氮酶（MoFe、VFe和FeFe N₂ase）中,并且可作為工業(yè)Haber-Bosch過程的異相催化劑。本論文重點研究了鐵基納米材料的制備及其在電催化氮還原的應(yīng)用。研究成果的要點如下:1.通過添加氟離子,經(jīng)一步水熱法得到了F摻雜的FeOOH納米棒(...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 電催化氮還原反應(yīng)
    1.2 電催化氮還原過程原理
    1.3 NH₃產(chǎn)量和FE的公式
    1.4 電催化氮還原電催化劑的研究進(jìn)展
        1.4.1 貴金屬電催化劑
        1.4.2 非貴金屬電催化劑
        1.4.3 非金屬電催化劑
    1.5 基于鐵元素的氮還原催化劑的研究進(jìn)展
    1.6 本論文選題的意義和目的
第2章 氟摻雜羥基氧化鐵的制備和電催化氮還原性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 制備β-FeO(OH,F)
        2.2.4 制備β-FeO(OH,F)/CP
        2.2.5 電化學(xué)測試方法
        2.2.6 測定NH₃的濃度
        2.2.7 N₂H₄的測定
        2.2.8 計算細(xì)節(jié)
    2.3 結(jié)果和討論
        2.3.1 β-FeO(OH,F)電極的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        2.3.2 β-FeO(OH,F)電極的氮還原性能的測試
        2.3.3 β-FeO(OH,F)穩(wěn)定性測試
        2.3.4 β-FeO(OH,F)密度泛函數(shù)理論計算
    2.4 小結(jié)
第3章 羥基氧化鐵量子點-石墨烯復(fù)合材料的制備及其電催化氮還原性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 FeOOH-QDs-GS/CP工作電極的制備
        3.2.4 電化學(xué)測試方法
        3.2.5 測定NH₃的濃度
        3.2.6 N₂H₄的測定
        3.2.7 NO₃~–的測定
        3.2.8 NO₂~–的測定
    3.3 結(jié)果和討論
        3.3.1 FeOOH QDs-GS的形貌和表征
        3.3.2 FeOOH QDs-GS電極的氮還原性能測試
        3.3.3 檢測NH₃的來源和穩(wěn)定性測試
    3.4 小結(jié)
第4章 磷化鐵納米顆粒-還原石墨烯復(fù)合材料的制備及其電催化氮還原性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 制備FeP_x-rGO
        4.2.4 電化學(xué)測試方法
        4.2.5 NH₃的檢測
        4.2.6 N₂H₄的測定
        4.2.7 DFT計算細(xì)節(jié)
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 FeP_x-rGO的形貌和表征
        4.3.2 FeP_x-rGO的氮還原性能測試
        4.3.3 檢測氨來源和穩(wěn)定性測試
        4.3.4 FeP與 FeP₂的密度泛函數(shù)理論計算
    4.4 小結(jié)
全文小結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
在學(xué)期間的科研情況



本文編號：4012637