石墨烯复合三元金属硫化物光催化还原CO2任务书

 2021-08-20 12:08

1. 毕业设计(论文)主要目标:

CO2是碳和含碳化合物氧化的最终产物,也是大自然丰富的碳来源之一,二氧化碳作为主要温室气体之一,对人类未来的生存环境和地球的生态系统造成了严重危害。消除碳足迹的的影响,寻找如何有效减少大气CO2含量的方法并合理利用CO2已经成为许多国家的重要研究课题之一。和CO2的封存相比,还有一种更加积极的方法就是利用太阳光和光催化剂将CO2转化为碳氢化合物例如甲烷、甲醇等。这一技术的实现,即可以减少空气中CO2的含量,缓减温室效应,又能将CO2作为取代石油和天然气的化工碳源,减缓日益紧张的能源危机。所以将大气CO2合理地开发利用,将其转化为有价值的产品,对碳资源的合理利用、环境保护及人类社会可持续的发展具有深远的意义。在许多CO2还原产物中甲醇是人们最理想的产物,利用太阳光能打开CO2的双键使其发生有效的化学反应,那么至关重要的就是所选择的催化剂。所以光催化还原CO2研究的核心是光催化剂,它是决定光催化还原CO2过程得以实现并能为实际所应用的重要因素之一。本文研究以石墨烯复合三元金属硫化物作为光催化剂实现将CO2光催化还原成碳氢化合物等燃料从而解决污染问题。

石墨烯作为已知材料中最薄的一种,虽然只有一个碳原子厚度,但是强度比世界上最好的钢铁还高100倍,比钻石还硬。它不仅比表面积大、化学稳定性高和吸附能力强,还有更加优异的电学性质和规整的二维平面结构,所以它可作为优秀的载体材料和电子和/或空穴传递的多功能材料。一些三元硫化物CdIn2S4、ZnIn2S4等它们的带隙很窄,对可见光有较强的吸收能力。它们有很高的催化效率,因此它们属于现在研究比较多的、发展空间相对广阔的新型光催化材料。提高光催化效率,通常将石墨烯与光催化剂复合,将石墨烯与三元金属硫化物复合可实现将两者优点相互融合。

考虑不同的反应条件如曝气时间、光照时间、催化剂的量、温度、压力、光照强度等条件以达到光催化还原CO2的最大催化效率。

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2. 毕业设计(论文)主要内容:

1、用不同实验方案和实验条件合成所需的催化剂以选取最优方案

2、结合光催化还原二氧化碳的原理比较不同实验条件下用所制备的催化剂光催化还原二氧化碳,得到获得最大催化效率时的反应条件

3、分析石墨烯复合三元金属硫化物在光催化领域及其他领域的应用前景

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3. 主要参考文献

[1] 陈京帅.金属硫化物的制备及其用于甲醇中光催化还原CO2[D].天津:天津大学,2015

[2] 鲁冰倩,张长明.光催化还原CO2材料的研究进展[J].化学新型材料,2016,44(6):1-6

[3] 李娜.石墨烯基半导体纳米复合材料的制备及其在光催化还原CO2中的作用[D].太原:中北大学,2015

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