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目前,地球资源枯竭和环境恶化是两大全球性的问题,其根源在于人类活动造成二氧化碳的排放速度已远远超过了二氧化碳通过生物处理器再转化为石化资源的速度,大气中二氧化碳的浓度不断增加。面对这一现状,急需寻找快速有效还原二氧化碳成有机资源的技术,使地球上的二氧化碳得到良性循环,从而达到避免地球温室效应,又解决石化能源急缺的目的。
本论文以碳酸氢钠作为二氧化碳来源,用金属单质分别作还原剂和催化剂,对水热条件下还原二氧化碳成C1化合物进行了基础研究。实验表明,在以Fe作还原剂,Ni作催化剂的水热条件下,甲酸收率最高为20.7%左右,且在气相产物中伴随少量甲烷产生;为进一步提高甲酸收率,尝试采用其他催化剂进行考察,发现当以Fe作还原剂,Cu作催化剂时,甲酸收率明显提高,最高收率可达43%。通过验证实验发现,在无二氧化碳存在的情况下,仅用Fe作还原剂无法将水中的氢气释放出来;但是,随着二氧化碳的添加,有氢气产生,且氢气产量随着二氧化碳量的增加而增加。根据实验现象、TCD和XRD对产物的分析结果,推导了以二氧化碳和Fe共同作用促进从水中产氢的主要途径。