鉍納米催化劑的可控制備及電催化還原CO2性能研究.pdf

1、人口的急速增長(zhǎng)和化石燃料的燃燒產(chǎn)生了大量的二氧化碳，通過(guò)電化學(xué)還原的方法可以將這種溫室氣體轉(zhuǎn)化為其他可利用資源，對(duì)社會(huì)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。
　　電催化還原二氧化碳反應(yīng)(CO2RR)可以生成多種產(chǎn)物，其中甲酸是一種具有廣泛工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的化學(xué)品，也可作為甲酸燃料電池中的液體燃料。鉛，汞，銦，鈀和鉍等金屬被報(bào)道可用于電催化還原二氧化碳生成甲酸。相比較而言，鉍是一種儲(chǔ)量豐富且低毒的非貴金屬，目前有報(bào)道利用電沉積法制備鉍膜用于電催化還原二氧化碳產(chǎn)

2、甲酸，但是電沉積鉍膜往往受到生長(zhǎng)基底的限制，且合成過(guò)程不宜控制形貌生長(zhǎng)以暴露出特定晶面，難以深入研究其催化機(jī)理，不利于工業(yè)推廣應(yīng)用，因此開發(fā)一種形貌可控的膠體鉍納米催化劑具有更為深遠(yuǎn)的意義?；诖爽F(xiàn)狀，進(jìn)行了以下工作。
　　一、利用水熱還原法成功制備出鉍球、鉍線和鉍片三種納米材料。其中鉍納米片是邊緣規(guī)整的六方薄片結(jié)構(gòu)，具有豐富的邊緣和拐角位置，在(012)晶面具有優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)取向?；阢G納米片的合成基礎(chǔ)上，成功制備了鉍-聚苯胺(Bi-

3、PANI)復(fù)合納米材料，該復(fù)合材料呈現(xiàn)出花瓣?duì)畹你G片結(jié)構(gòu)，且保持了聚苯胺的分子結(jié)構(gòu)。
　　二、將不同形貌的鉍納米結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合物應(yīng)用于電催化還原二氧化碳性能測(cè)試。在同等測(cè)試條件下，鉍納米片催化二氧化碳電還原生成甲酸的性能優(yōu)于其他兩種形貌。在-0.9V(RHE)的還原電位下，鉍納米片催化二氧化碳電還原生成甲酸的法拉第效率為80.37％。在電化學(xué)反應(yīng)運(yùn)行8h后，鉍納米片仍能保持較高催化活性及穩(wěn)定性。在不同的還原電位下，Bi-2PAN