高效Ni泡沫负载NiO催化剂电催化还原亚硝酸盐制氨开题报告

1. 研究目的与意义

氨 (nh3) 作为一种通用的氮源, 不仅是化肥和其他化学品的重要原料，还是无碳能源载体和潜在的运输燃料。

目前, 全球每年nh3产量约1.5亿吨, 随着世界人口的快速增长, 对nh3的需求不断增加。

工业上nh3的生产主要依赖于上个世纪发展起来的haber-bosch工艺。

2. 课题关键问题和重难点

首先，硝酸盐/亚硝酸盐广泛存在于工业污水与河水等水源中，如何有效的收集这些水源成为了当务之急。

其次，如上文所述，通过电催化no2-制备具有广阔的研究和应用前景。

然而尽管在电催化还原no2-方面科研人员付出了很多努力，但开发具有高活性用于no2-到nh3转化的电催化剂仍具有挑战性。

3. 国内外研究现状（文献综述）

一．电催化硝酸/亚硝酸还原反应机理电催化亚硝酸盐还原是放热反应，是整个电催化硝酸还原过程中的一步也是起到至关作用的一步，对整个反应动力学速率，电催化剂比表面积和吸附能力，以及no3-浓度有着影响[1,2]。

于整个电催化硝酸还原反应而言，由于 n的价态的不断变化(从 5至-3之间变化),反应涉及到许多中间态，相应的产生不同的产物，其中包括n2, no, no2，肼（n2h4），羟胺（h2hoh）, 和nh3 / nh4 。

在这些产物中，从环保的角度来看, 无害的n2是最优的产品。

4. 研究方案

本实验中，选择泡沫镍 (nf) 为基底，将nio纳米阵列种植在上面 (nio/nf)。

nio/nf通过在空气中 350 ℃ 下煅烧处理前驱体获得。

具体实验方案如下，首先合成ni(oh)2/泡沫镍前驱体：1.4 mmol ni(no3)26h2o、2.7 mmol nh4f、7 mmol 尿素和一块泡沫镍（2cm * 2cm）溶解在 35 ml h2o 中。

5. 工作计划

1. 第一学期第18-19周：阅读厦门大学化学化工学院孙世刚院士所著书籍《电催化》，初步了解学习电催化相关知识，翻译相关外文文献一篇。

2. 第一学期第 20-21周：完成开题报告与任务书并制定实验计划。

3. 第二学期第1-4周：修改和完善之前的工作，合成上述所提及的电催化剂，并学习表征材料所涉及的仪器对材料进行表征，重复合成电催化剂材料，保证方法的可信度，可操作性，可重复性以及实验的准确度。