【摘 要】
：
电化学CO2还原技术（Electrochemical CO2 Reduction,ECR）可结合利用风能、太阳能等不稳定电能,实现CO2的回收及高值化利用,因此具有重要的研究意义和应用价值。制备高效、高选择性、高稳定性的电化学催化剂是ECR的关键技术之一,其中金属单原子催化剂在近年来ECR应用中展现出良好的催化能力,然而催化剂制备仍然存在条件苛刻、流程复杂、成本高等问题,较难实现大规模的工业应用。
论文部分内容阅读
电化学CO2还原技术（Electrochemical CO2 Reduction,ECR）可结合利用风能、太阳能等不稳定电能,实现CO2的回收及高值化利用,因此具有重要的研究意义和应用价值。制备高效、高选择性、高稳定性的电化学催化剂是ECR的关键技术之一,其中金属单原子催化剂在近年来ECR应用中展现出良好的催化能力,然而催化剂制备仍然存在条件苛刻、流程复杂、成本高等问题,较难实现大规模的工业应用。本论文通过开发基于氧化锌模板法的制备技术,较易实现碳基过渡金属单原子催化剂的可控合成,同时展现出良好的ECR催化性能及工业应用前景。本论文的主要研究成果如下:首先,采用溶液-溶胶-凝胶的合成方法制备了掺杂过渡金属（Fe、Co、Ni、Cu）的氧化锌（下文一般称掺杂氧化锌）,并探究了掺杂氧化锌的形成机制。研究表明,柠檬酸与金属离子的交联反应促进了过渡金属的高度均匀分散,并通过后续的热处理反应将其固定在氧化锌晶格中,这是成功制备单原子催化剂的关键前提条件。然后利用掺杂氧化锌与2-甲基咪唑在高温下的反应,借助ZnO的模板作用将掺杂金属引入ZIF-8,合成了催化剂系列MxNC-900,利用球差电镜可观察到碳基载体上分散的金属单原子,Fe1NC-900同步辐射的结果证明了 Fe-N4配位的存在。进一步研究发现,该催化剂具有对CO的高选择性,其中Fe1NC-900在-0.5 V的电压下,法拉第效率可达94.8%,同时其CO电流密度可达到4.49mA cm-1,达到了同类材料的较高水平。原位红外测试结果显示随着电压的提升,反应限速步骤逐渐由CO2吸附转为*COOH质子化,理论计算研究表明,Fe-N4配位结构中Fe单原子是催化的活性位点,可显著降低*COOH中间体生成及质子化的反应能垒,进而提升对CO的选择性。进一步制备得到了石墨-N修饰的Fe-N4结构提升了催化剂的本征活性。首先通过水热合成方法制备了1010晶面暴露的ZnO1010,研究了水热过程中ZnO1010的生长规律。然后通过浸渍法获得过渡金属单原子负载的氧化锌,通过热力学模拟证明了1010晶面有利于单原子吸附,并通过吸附动力学的研究优化了吸附条件。最终选取过渡金属单原子负载ZnO1010作为模板,合成催化剂系列MxNC-900@ZnO1010。通过球差电镜证明该方法可有效获得分散的过渡金属单原子,同时同步辐射的结果证明铁单原子具有与Fe1NC-900相似的Fe-N4配位结构。Fe1NC-900@ZnO1010在-0.5 V电压下,可达到90.8%的法拉第效率,同时单位负载量的CO电流密度提升约3.5倍。原位红外与理论计算表明Fe-N4间位的石墨-N的修饰作用是提升本征活性的关键物种。此外,水热-浸渍的ZnO模板法简化了催化剂制备流程,降低了成本,使得该方法更具有实用前景。为弥补上述催化剂负载量低的缺陷,进一步提升材料性能和应用价值。以ZnO1010为模板,通过ZnO1010在2-甲基咪唑、二茂铁混合气氛中的暴露,原位生成ZIF-8捕获二茂铁制得催化剂Fe3FcNC-900@ZnO1010。电感耦合等离子质谱和X射线光电子能谱的结果表明Fe负载量提升了约10倍,通过球差电镜可观察到高度分散的铁单原子,原位红外表征结果证明了该催化剂具有与Fe1NC-900@ZnO1010类似的催化机理。催化剂的高负载量在显著提高CO分电流密度的同时使得材料获得了更高的法拉第效率（94.7%,-0.5 V）。改进后的制备工艺流程更加简洁,稳定性测试与锌-CO2电池应用也表明了制得的催化剂材料更具有应用价值。
其他文献
老龄化作为全球性问题,引发社会各界的关注。随着人们生活水平的提高,老年人的养老需求也在不断增加,这不仅包括身体健康需求,还有精神健康方面的需求。抑郁作为精神健康的重要方面,影响着老年人的生活幸福感和生活质量,同时居住方式作为养老方式的重要方面,与老年日常生活和养老保障紧密相关。在此,我们认为不同的居住方式可能会对老年人的抑郁状况产生影响。本文利用2018年中国老年健康影响因素跟踪调查（CLHLS）
农业是以有生命的动植物为劳动对象,通过人工进行培育的产业。农业的最终作用是使人与自然之间进行物质交换。无论是从横向的当今各国,还是从纵向的我国各大历史王朝来看,农业都是一个国家或地区的基础产业,其满足了当地人民的基本生活需求,为整个社会政治、经济、文化提供了重要的物质保障。在农业现代化进程中,我国的农业发展不可避免地面临着一些困难与挑战:第一,农业发展层级较低,受产业结构不均衡影响,多数地区未能挖
权益是每个作为社会的人,在法定范围内应该拥有的不可侵害的权力,它无关人的地位、身份、年龄、性别。作为监狱的法律实施主体,监狱人民警察的身分存在着双重性,即既具有民警身份的特殊个性,同时又具备国家公民的社会属性。随着全面深化改革和全面依法治国理念不断深入,作为遵守法治意志和理念的国家司法行政部门,提出了以思想政治改革为统领的“五大改造”的新思路,开辟了新时期监狱管理工作的崭新征程,将狱务管理工作由底
目的:观察和探究高脂饮食调控下NF-κB及自噬在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠溃疡性结肠炎中的作用及其机制。方法:实验选用了48只8周龄的雄性BALB/c小鼠,结束1周适应性喂养后,随机将小鼠分为正常对照组（Control组）、高脂饮食组（HFD组）、DSS组、DSS+高脂饮食组（DSS+HFD组）,每组12只,并通过剪趾法编号。配制3%的DSS饮用水,每日更换。给予Control组小鼠灭菌水和
随着现代化进程的迅猛发展,我国安全生产事故呈现多发趋势,安全生产形势十分严峻,结构性矛盾突出,已成为制约高质量发展与治理能力现代化的重要因素。十八大以来,党和国家高度重视安全生产问题,相继修订和出台了《安全生产法》《关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见》等多项政策法规,层层压实监管责任,提升安全监管效能。但在安全生产的实际治理过程中,却存在着安全生产监管政策执行强度加大与现实治理效能低下的突出
随着国内科技企业的飞速发展,我国对科技企业相关问题的研究已变得十分突出。对科技企业来说,内外部各种因素的变化也将对公司的估值产生不同影响,这些因素对精准评估公司价值也十分重要。因此,本文从宏观因素的角度,分析其对科技企业估值的影响。本文首先明确选题研究背景和研究意义,折现率受到宏观经济的影响较明显,因此本文通过分析宏观经济因素与科技企业估值模型中的折现率的关系,探讨宏观经济中对于折现率影响弹性较为
目的:分析新疆生产建设兵团第九师龙珍小学与团结农场小学500例青少年视力筛查结果,探讨针对性的健康宣教对策。方法:我院眼视光中心于2015年9月到2016年4月对新疆建设兵团第九师龙珍小学与团结农场小学的500名青少年的视力进行了筛查,采用国际视力表对眼睛视力进行检测,裸眼视力低于5.0的进行电脑验光,统计500名学生的眼视力情况,根据是否近视将学生分成两组,调查两组学生的一般情况、用眼习惯、饮食
校外培训教育在弥补教育资源不足、满足多样化学习需求等方面发挥了重要作用。同时日益激烈的升学竞争推动中小学家长不计成本地获取额外的教育资源,这为校外培训市场开辟了巨大的利润空间。但遍地黄金的校外培训市场难掩乱象丛生,校外培训市场治理迅速成为教育治理的热点话题。2018年以来,从中央到地方出台了一系列以校外培训命名的专项治理政策,尤其是2021年7月“双减”政策的应声落地,标志着我国对校培行业的监管进
为了提高分布式能源系统（Distributed Energy System,DES）运行的经济性，以DES运行成本最小为目标函数，建立了基于改进灰狼优化（Improved Grey Wolf Optimization,IGWO）算法的分布式能源系统优化调度模型。采用Tent混沌映射和非线性调整收敛因子策略对灰狼优化算法（Grey Wolf Optimization,GWO）进行改进，提高了算法的性
围绕某110 k V变电站的主变压器有载调压开关故障，对该故障设备进行了试验、吊芯检查，由此推断分析出故障产生是因为该故障变压器前期有载调压开关安装存在偏差，并就故障原因给出了相应的处理方案和防范措施，为变压器安全稳定运行提供了参考。