1. 研究目的与意义(文献综述)
工业革命后,随着化石燃料的大量燃烧,大气中co2的浓度急剧增加,预计到2030年co2排放量约为423亿吨。co2是引发“温室效应”的主要气体,是导致全球变暖的重要因素。因此,当务之急是如何简便有效地缓解“温室效应”,减少大气中co2的含量[1]。co2是非极性分子,碳处于最高价态,其化学性质稳定,导致co2的资源化回收利用存在很大困难,因此还原co2是一项极具挑战性的研究工作[2]。其中将co2存储及资源化回收转化利用主要途径有:高温非均相与均相催化氢化作用、co2催化共聚、光催化、电催化以及光电催化还原等[3]。其中高温非均相与均相催化氢化作用和co2催化共聚主要依赖高温、高压,且氢仍来源于化石资源,意义不大。而光催化、电催化和光电催化还原可在常温常压下反应,氢来源于水,能选择性生成如hcooh、co、ch4、c2h4和ch3oh等小分子化合物,从资源利用和反应效率上都具备一定的研究意义和社会价值[4]。
光/电催化还原co2作为新型的处理方法已有较多报道,而目前研究的热点是寻找优良的电极材料来提高催化还原性能。铟不仅是一种非贵金属还具有良好的光/电催化性能受到国内外研究[5]。电催化还原中,in金属及其化合物制备的电极具有较高的催化活性,提高了电流效率和产物的选择性。luo[6]和barasa[7]实验小组合成的cu-in 合金型的催化剂达到90%以上的co fe(法拉第效率)且能较长时间保持高的催化活性,克服了催化剂失活的缺点。而在光催化还原方面,铟的硫化物的禁带宽度为2.0-2.2 ev,是一种典型的n型半导体材料,由于禁带宽度相对较低,可以吸收更多的紫外可见光。wang[8]等人在in2o3微管内外表面上生长的znin2s4纳米片形成的三明治状znin2s4-in2o3分层管状异质结构具有相当高的co生成速率(3075μmol h-1 g-1)和高稳定性。
2. 研究的基本内容与方案
本课题的研究(设计)的基本内容:
(1)总结归纳in金属及其化合物电催化还原co2的研究进展。
(2)总结归纳in金属及其化合物光催化还原co2的研究进展。
3. 研究计划与安排
第1-4周:查阅in金属及其化合物的相关文献,对in金属及其化合物有一个基本认识,完成开题报告。第5-13周:查阅文献,深入了解in金属及其化合物在不同催化方向上的应用,对其合成方法、催化性能以及优缺点进行整理和比较。
第14-15周:整理查阅文献内容,完成并修改毕业论文。
第16周:论文答辩。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 刘芙蓉. 基于离子液体的二氧化碳电催化还原研究[d]. 长沙:湖南大学, 2014.[2] 张瑞. 水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究[d]. 南京:东南大学, 2015.
[3] zhang l, zhao z j, gong j. nanostructured materials forheterogeneous electrocatalytic co2 reduction and their relatedreaction mechanisms. angew chem int ed, 2017,56:11326–11353.
[4] 唐金库, 汤卫华, 李军. 铟电极上电催化还原co2[j]. 舰船科学技术, 2008, 30(s2): 259-262.
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