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日本开发出一种高效分解水的新型催化剂

日本地球环境产业技术研究机构日前开发成功一  (本文共1页) 阅读全文>>

上海交通大学
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金属锰分解水原位催化还原二氧化碳产有机酸及其机理研究

二氧化碳过度排放导致的全球气候变暖带来了一系列灾难性的自然灾害,使二氧化碳减排减量的探索研究成为了当今世界性的研究热点。二氧化碳本身是丰富、廉价、清洁、安全的碳资源,有效地将其资源化转化并循环利用是解决二氧化碳问题的根本途径。目前,二氧化碳的有机资源转化方法主要有二氧化碳的催化加氢和光解水还原二氧化碳(人工光合作用)。然而催化加氢法需外加高能源消耗的氢气,同时存在氢气的储存、运输和安全等问题。对于人工光合作用,尽管是最有前景的方法,但低效率的瓶颈问题尚未突破。不管是催化加氢还是人工光合作用,均需要复杂或者贵金属催化剂。针对这些问题,本论文创新性的提出了以廉价金属分解水高效还原二氧化碳产有机物的新方法,以期通过与太阳能热化学还原金属氧化物产单质金属技术相结合,可望突破光解水还原二氧化碳(人工光合作用)低效率的瓶颈。本论文的目的是研究自然光合作用中起了重要作用的Mn分解水原位还原二氧化碳的可行性与有效性,以及其反应机理。本论文首先研...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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Fe基复杂氧化物薄膜的制备与表面改性及其光电催化分解水性能研究

太阳能是地球上最充足、最清洁和可再生的能源。利用人工光合成方法制氢是解决世界能源问题的重要方法之一,光电化学分解水(photoelectrochemical,PEC)是进行太阳能制氢最有前景的人工光合成途径之一。光电化学分解水不仅可以产生高能量的化学燃料,还可以将其以H_2的形式存储起来,便于运输和使用。氢气的质量能量密度要比汽油高出3-4倍,既可以直接燃烧,又可以用作氢气燃料电池。每年,到达地球上的太阳能大概有10~5 TW,其中陆地上约有36000TW。这意味着,仅在1%的陆地上覆盖效率仅有10%的PEC电池,每年就可以产生36 TW的能量,这一能量足以满足2050年全球的预计能量消耗。目前,构建高效、稳定的太阳能到氢能的转换器件仍然是一个难题。首先半导体电极材料的选择尤为关键,因为它是光电化学分解水器件的重要组成部分,它集吸光和催化功能于一体。理想的光电极材料要有合适的带隙以充分吸收可见光,合适的能带位置,所含元素应是地壳...  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

金属铁水热转化二氧化碳产有机物的研究

随着化石能源的大量消耗,排放到大气中的二氧化碳的浓度也在不断增加,由此所引发的全球气候变暖,正在威胁和破坏着人类赖以生存的生态环境。二氧化碳本身是一种丰富、廉价、清洁、安全的碳资源,简单、快速、高效、可持续地将二氧化碳转化为高附加值的化工产品/燃料,是解决全球气候变化的根本途径,同时也是缓解能源危机的有效方法。因此,二氧化碳资源化的研究受到越来越多的关注,成为了当今世界最具潜力的新技术之一。目前,二氧化碳资源化的方法众多,如电化学还原二氧化碳、催化加氢还原二氧化碳以及光解水还原二氧化碳(人工光合作用)等方法。然而电化学还原CO_2需要提供额外的电源并且效率较低,选择性差;催化加氢法需外加高能耗的氢气以及复杂或昂贵的催化剂,同时存在氢气的储存、运输和安全等问题;对于人工光合作用,尽管是最有前景的方法,但其效率低的瓶颈问题尚未突破。针对二氧化碳资源化方法中的不足,本论文本着学习自然、模拟自然的思路,创新性地提出利用过渡金属铁分解水原...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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高效过渡金属基电分解水催化剂制备及性能研究

电分解水是一种产生清洁可持续能源的有效方式,也是可持续能源循环系统的重要环节,但是高的分解能量势垒和低的催化效率极大地限制了这种可再生能源技术的大规模商业化应用。因此,发展高活性的分解水催化剂是解决这一个问题的关键。近年来,高性能催化剂的设计以及性能调控引起了广泛关注。通过有效的策略对催化剂进行合理的设计,可以增加催化活性位点数目或者增强每一个活性位点的反应性,从而显著地提高催化剂的催化性能。本论文通过纳米结构工程,缺陷与成分的调控以及相变与界面工程的构建等策略实现了电催化分解水催化剂的可控制备并对其催化性能予以研究。主要内容分为以下几个部分:首先,我们通过简单经济的一步化学气相沉积法制备了自负载三维的过渡金属磷化铜纳米线,这种自负载三维的纳米线结构显著地增加活性位点的数目,利于电子的定向传输、气体的产生、电解液的扩散以及气泡的排除,从而提高了电分解水的催化性能。其次,我们通过调节催化剂的成分和晶型结构,成功制备了无定型三金属水...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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磷掺杂钼基氧化物及改性不锈钢的析氢和全分解水性能研究

能源危机和环境污染是目前最具挑战的两大难题,亟待开发清洁、高效和可持续的新能源。氢能是能量密度高、产物无污染、可重复利用的新型能源,是未来取代化石燃料的最佳候选者。电解水是最清洁、高效和可再生的制氢技术,但总效率受到高电位的限制,能耗高成本大,极大地限制了其推广应用。为此,需开发高效的电催化剂以降低过电位。Pt是目前最理想的电催化剂,但因稀缺和昂贵的价格限制了其大规模应用。故开发低成本、资源丰富和高效的非贵金属催化剂具有重要的意义。本文基于地球资源丰富,价格低廉,易于获得的过渡金属氧化物和不锈钢,通过磷掺杂对钼基氧化物和304不锈钢的HER性能进行研究,采用XPS,Raman,SEM,TEM,EDX等表征方法对材料的微观形貌、晶体结构、元素价态和物质成分进行了分析。并利用LSV,Tafel,EIS,恒电位稳定性测试法(i-t)对材料的电化学性能进行了全面的研究。获得了在HER和OER上性能优异的双功能电催化剂NiMoO_4/Mo...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>