| 基于表界面调控的金属氧化物催化材料合成及其性能研究 | |
| Alternative Title | 无 |
赵泽伦
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| Thesis Advisor | 夏春谷 ; 李福伟 ; 丁勇 |
| 2018-05-23 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学博士 |
| Department | OSSO国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 金属氧化物 形貌调控 电催化 多相催化 二氧化碳转化 Metal oxide Controlled shape Electrocatalysis Heterogenous catalysis CO2 conversion |
| Abstract | 金属氧化物的表界面结构直接影响其催化活性，通过合成具有特定形貌氧化物、元素掺杂、构筑金属/金属氧化物异质结构等手段可实现其表界面结构与性质的可控调节。基于上述背景，本论文从合成具有特殊形貌的氧化亚铜以及构筑Au/CeO2和Au/TiO2异质结构两个方面开展工作，并将其用于叠氮-炔环加成反应和水相电催化还原二氧化碳的反应，主要研究结果如下： (1)至今人们已成功合成出了具有多种形貌的氧化亚铜，例如立方体、八面体、菱形十二面体、多棒型以及纳米线等，但到目前为止，这些氧化亚铜表面均为低指数晶面。而目前所报道的裸露有高指数晶面的氧化亚铜颗粒均为微米尺度，其通常具有较低的比表面积。基于水油两相体系，我们合成出了暴露{511}高指数晶面的削角内凹八面体氧化亚铜纳米颗粒。其中油酸和溶液pH值在合成中起到关键作用。通过调节溶液pH值，可合成出立方体及菱形十二面体氧化亚铜纳米颗粒。在炔-叠氮环加成反应中，削角内凹八面体氧化亚铜纳米颗粒表现出高的催化活性和稳定性，其TOF值达到2413h-1，分别是菱形十二面和立方体的两倍和四倍。这主要归因于{511}表面配位不饱和铜原子促进了炔-铜中间体的生成。削角内凹八面体氧化亚铜纳米颗粒在炔-叠氮环加成反应中表现出优异的循环稳定性，循环10次后活性未见明显降低，结构未见明显改变。 (2)二氧化碳的电催化转化是近些年的研究热点，但仍存在诸多挑战，如过电势高以及CO2转化产物法拉第效率低等。其中，金属/金属氧化物异质结构在二氧化碳电还原反应中显示出潜在的催化活性。利用沉积-沉淀法，通过低温煅烧，合成出了不同形貌二氧化铈负载纳米金催化剂。在水相二氧化碳电催化还原反应中，三种不同形貌二氧化铈负载金催化活性顺序为：金/棒状>金/八面体>金/立方体，其中在-0.6V（vs.RHE）时，金/棒状二氧化铈的一氧化碳法拉第效率达到95%，一氧化碳电流密度为2.2mAcm-2，质量活性为115Ag-1Au。结果表明，金的加入增强了二氧化铈表面的碱性位的强度和浓度，而电催化还原二氧化碳活性与Au/CeO2表面碱性位浓度和强度相关，即碱性越强其法拉第效率越高，电流密度也越大。 (3)TiO2作为一种光催化剂被广泛用于光催化还原二氧化碳的反应。通过负载金纳米颗粒，可增强其光生电子和空穴的分离能力。但目前为止，将其用于电催化二氧化碳反应尚未见报道。采用沉积-沉淀法制备的金/二氧化钛催化剂在水相二氧化碳电催化还原反应中显示出较高的催化活性。通过比较不同晶型二氧化钛负载金催化剂的活性，其中金/金红石型二氧化钛显示出最佳活性，在-0.8V（vs.RHE）时，其一氧化碳法拉第效率达到71.5%，一氧化碳电流密度为17mAcm-2，质量活性为1175Ag-1Au。此外，降低煅烧温度能有效提高CO法拉第效率和电流密度，这主要归因于金氧化物的存在促进了反应的进行。 |
| Other Abstract | 无 |
| MOST Discipline Catalogue | 允许多值(多值间使用英文分号分隔) |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/25205 |
| Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO） |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 赵泽伦. 基于表界面调控的金属氧化物催化材料合成及其性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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