单分散纳米金催化剂的氮还原活性研究开题报告

全文总字数：5224字

1. 研究目的与意义（文献综述）

氢能源是目前世界上公认的高能量密度清洁能源。然而，目前纯氢的生产成本较高，且其储存运输也存在着较大的问题。氨(nh₃)也是一种储氢材料，其能量密度是氢气的两倍，并且其更易储存——氨气极易液化，在常压下-33.5 ℃ 或者在常温下加压至700-800 mpa时便能液化。与氢气相比，其储存耗能更少，运输更安全。氨能源的使用完美的解决了氢能源不易储存与运输的问题。^[1] 从很多方面来说，氨都是理想的能量来源，但是如何廉价，高效，绿色的制备氨仍然存在许多问题。

目前氨的主要来源是工业制氨，利用哈勃法在500 ℃，15-30 mpa，铁作为催化剂的条件下，氮气与氢气发生可逆反应生成氨气。^[2] 由于工业制氨反应的特殊性，其原料的来源于经过多道工艺脱硫脱氮的天然气。但工业制氨对原料纯度要求高，对反应条件的苛刻，并会给生态环境造成严重影响。因此，虽然工业制氨是一种十分成熟，具有完整工业链的产氨方式，但仍需发展一种原料较为易得，污染小，排碳量少的制氨方法。

常温常压电化学还原产氨（nrr）是一种可作为传统高温高压法补充的新型合成氨方法。其有着对环境要求较小，原料易得，装置便携的优势，最主要的是电化学产氨能在温和的条件下发生氮还原产出氨气。^[3]寻找一种高性能的催化材料是实现高效电化学产氨的关键。

2. 研究的基本内容与方案

1. 研究目标

1. 合成一系列单分散金纳米颗粒，系统性的筛选得到获得具有高nrr催化活性的au纳米颗粒。

2. 通过密度泛函（dft）计算探究au纳米颗粒的尺寸效应的作用机制。

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   3. 研究计划与安排

   第1 ——4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需药品、仪器，确定方案，完成开题报告；

   第5 ——8周：合成不同尺寸的金纳米颗粒并将其附着在碳布上制备电极材料；

   第9 ——12周：完成电化学nrr性能评估实验；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   1. cao n, zheng g. aqueous electrocatalytic n₂ reduction under ambient conditions[j]. nano research, 2018, 11(6): 2992-3008.

   2. kyriakou v, garagounis i, vasileiou e, etal. progress in the electrochemical synthesis of ammonia[j]. catalysis today,2017, 286: 2-13.

   3. deng j, iiguez j a, liu c. electrocatalyticnitrogen reduction at low temperature[j]. joule, 2018, 2(5): 846-856.

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