热释电材料还原CO2的反应器设计的研究开题报告

 2023-10-24 09:10

1. 研究目的与意义

背景:能源消耗中一次能源的消耗为主,一次能源又被称之为不可再生能源,比如,煤,石油,天然气等等一系列的能源,这些能源的消耗是能源消耗中占所有消耗的80%,随着人类生活水平的变高,这些不可再生资源已经成为生活的必需品,而这些能源消耗中产生最多的就是co2气体,co2气体是造成温室效应的主要成分,这将会给环境带来很大危害,也会危害人类生活,随着生活水平的提高人们对于石油,天然气,煤等物品的需求量的增大,co2的排放量也在越来越多,这也导致我们地球环境越来越差,温室效应也越来越严重,环境污染也加重了,解决co2最为绿色环保的方法是借助可再生光源将其转化为高附加值的燃料长期使用, co2化学性质稳定,通常会需要增加额外能量才能激活或者转化,但是在催化反应体系中,光生电子空穴的快速复合一直严重制约半导体的光催化活性,所以如何增强光生电子-空穴的分离效率一直是光催化领域的研究热点。

目的:其原理是采用热释电材料从温度变化中获取能量以实现二氧化碳向甲醇转换,热释电材料是利用温度随时间的波动将热能转换为电能的一种材料,热释电材料是利用温度随时间的波动将热能转换为电能的一种材料,还原co2的反应是一个放热反应,热释电材料可以利用自身的性能可以把散发出来的热能转化为电能继续还原co2,,主要可用于能量转换器件及探测装置,其响应范围宽、灵敏度高、性能易于善调节,因此得到了广泛的应用,热释电材料还原co2的反应器可利用可再生能源热能转化为电能来还原co2,来生成甲醇,解决能源短缺的问题,也可以减少co2的排放量,减少空气污染。

意义:热释电材料在催化方面具有独特的优势,热释电材料还原co2的反应器可以利用电催化原理来还原二氧化碳使其变为有用的化合物来减少co2的排放量,减少温室效应,产生可能用能源甲醇,解决环境污染以及能源短缺, 是国家发展的重要战略, 也是改善人类生存环境的重大问题,是一种高效、环保、经济的二氧化碳还原方法,为利用自然界中温度变化进行甲醇生产提供了备选技术途径。

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2. 研究内容和预期目标

主要研究内容: 数百年来,化石燃料一直是人类活动和工业生产的主要能源来源,导致二氧化碳排放量日益增多,探索稳定地控制大气中co2总量的方案和积极应对能源危机,是各国政府和科学家们的重大研究课题。从经济方面来讲,投资者更倾向于发展选择性转化co2为高附加值的甲醇、甲酸等有机化工原材料的催化剂。 实现有工业化前景的co2光催化转换技术仍然面临着巨大的挑战。 本课题,研究开发新型的载有催化剂的反应器的制备显得尤为重要。

预期目标:

1.通过本课题的研究中,热释电材料是一种压电材料,压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料,利用热释电材料性能来转化co2为高附加值的甲醇、甲酸等有机化工原材料的催化剂,研究开发新型的载有催化剂的反应器设计。

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3. 研究的方法与步骤


(1) 通过水热合成法,制备铁酸铋(bifeo3纳米材料;

(2) 对铁酸铋(bifeo3纳米材料的性能进行测试与表征。

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4. 参考文献


[1] li m, wang h f, luo w, et al.heterogeneous single-atom catalysts for electrochemical co2 reduction reaction[j].adv mater, 2020, 32: 2001848.

[2] 艾万勇.导电氧化物srruo_3薄膜的生长及铁电集成性研究[d].成都:电子科技大学2007,(06).

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5. 计划与进度安排

2024年2月20日-2月24日:下发毕业论文任务书

2024年2月20日-3月3日:学生完成开题报告

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