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二氧化碳/甲醇电化学合成碳酸二甲酯电催化材料的研究

二氧化碳/甲醇电化学合成碳酸二甲酯电催化材料的研究

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作者：王选芸中南大学

学位级别：硕士

采用脱合金法制备了纳米多孔铜(NPC),考察了热处理温度、沉积时间等因素对NPC结构和形貌的影响。结果表明,以电沉积锌10min,200℃热处理2 h,在盐酸电解质中自腐蚀24 h样品的性能和形貌最好。以脱合金法制备的NPC为模板,使用水合肼作为... 详细信息

采用脱合金法制备了纳米多孔铜(NPC),考察了热处理温度、沉积时间等因素对NPC结构和形貌的影响。结果表明,以电沉积锌10min,200℃热处理2 h,在盐酸电解质中自腐蚀24 h样品的性能和形貌最好。以脱合金法制备的NPC为模板,使用水合肼作为还原剂,与贵金属盐前驱体之间发生还原反应,将贵金属Pt或者Ag沉积在NPC模板上,制备出了具有三维双连续多孔的双金属催化剂。在催化性能测试中发现NPC-Pt催化剂对二氧化碳在离子液体中电还原具有优异的催化活性。并初步研究了双金属催化剂的交流阻抗性质。实现了温和条件下,以离子液体BmimBF4为溶剂,不需添加另外的支持电解质,电活化C02与甲醇合成碳酸二甲酯,提供了一条碳酸二甲酯的绿色合成途径。合成优化条件为：反应温度为55℃时,在5 ml饱和了C02的离子液体BmimBF4中,以NPC-Pt作为阴极材料,Mg为牺牲阳极,Ag丝作为参比电极,电解电位为-2.0 V,电解电量为1.0F／mol,甲醇浓度为0.14 mol／L,加入三倍甲醇物质的量的碘甲烷,回流5h,对产物进行分离蒸馏,此条件下终产物DMC的产率为77.3%。根据实验结果对反应机理进行了初步推测,CO2电还原生成CO2.-,此阴离子自由基与BmimBF4的阳离子结合形成了离子对,在加入底物和烷基化试剂后生成了目标产物。研究了在超声的条件下成功合成了聚苯胺／银纳米复合材料。探讨了该材料的热稳定性和电催化性能。结果表明聚苯胺／银纳米复合材料的热稳定性与聚苯胺相比得到极大的提高,热分解温度接近600℃。聚苯胺／银纳米复合电极将银粒子嵌入到聚苯胺基体中,对C02在离子液体中具有良好的催化活性和性能稳定性。

关键词：纳米多孔金属电活化二氧化碳碳酸二甲酯聚苯胺/银离子液体

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