Bi基电催化剂的制备及其在CO2还原中的应用开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

现如今，人们的日常生活依旧离不开石油、煤、天然气等化学能源，其转化为能量的过程中时常伴随着co₂的产生，然而co₂作为主要的工业排放物及温室效应的主要气体，如果不加以有效控制，未来会对人类带来不可避免的严重后果。因此，如何将其高效回收利用成为了全社会关注的焦点，开发co₂转化和利用的新技术对于缓解温室效应及实现可持续发展具有重要的现实价值^[1]。

co₂具有线性对称与中心对称的分子结构，其c=o键较短的键长使co₂分子呈现出类似于三键的性质，正是这种特定的分子结构使co₂分子非常稳定，只有在较极端的反应条件下才能使其转化为其他含碳化合物，如高温、高压和高超电势。目前，被广泛研究的转化方法主要包括以下几类：（1）光化学、（2）生物化学、（3）热化学和（4）电化学以及它们之间的混合作用等^[2-3]。

电催化转化co₂是一种具有较高应用前景的重要转化方法，该方法环境兼容性强，同时又能与太阳能、风能、水能等可再生能源相结合。在水溶液中电化学转化co₂，利用电流使高能c=o键断裂，水作为质子来源，co₂可以被还原为co、hcooh、hcho、ch₃oh、ch₄、c₂h₅oh甚至其他含有多个碳的碳氢化合物^[4]。同时，利用电化学还原法催化转化co₂具有较多的技术优点：（1）电极电势和反应温度可控；（2）电解液可重复利用，使化学消耗尽量减少到单纯的水甚至消耗废水；（3）在不产生任何新的co₂排放（主要为太阳能、风能、水力、地热、潮汐和热电过程）的情况下，可以获得驱动该反应进行的电力；（4）电化学反应过程简单快速，操作可程序化，易于推广应用，扩大产出。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究（设计）的目标：

（1）完成铋基电催化剂制备方法的总结与分类，探讨制备方法与结构、形貌和粒径的关系。

（2）总结归纳铋基电催化剂在co₂电还原中的研究进展。

3. 研究计划与安排

第1 — 4周：查阅co₂电还原相关文献资料，明确研究内容，了解研究背景、前景。确定思路，完成开题报告。

第5 — 8周：阅读铋基催化剂的相关文献，完成制备方法的整理；

第9 — 12周：阅读铋基催化剂的相关文献，完成铋基电催化剂在co₂电还原中的研究进展；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] bhupendra k, llorente m, froehlich j, et al. photochemical and photoelectron-chemical reduction of co₂[j]. annual review of physical chemistry, 2012, 63(5): 41-69.

[2] 周睿, 韩娜, 李彦光. 铋基二氧化碳还原电催化材料研究进展[j]. 电化学, 2019, 25(4): 445-454.

[3] 钱鑫, 邓丽芳, 王鲁丰, 等. 二氧化碳电化学还原技术研究进展[j]. 材料导报, 2019, 33(s1):102-107.