Cu基电催化剂在CO2还原中的研究进展开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

工业革命虽然带动世界各国工业的快速发展和社会的巨大进步，但同时也带来了一些不容忽视的负面问题，例如化石燃料等不可再生能源的不断消耗造成了大量co₂气体的排放，进而导致温室效应、冰川融化、海平面上升等威胁到人类生存和发展的现状^[1]。二氧化碳是地球上潜在的丰富的碳资源。然而，自然条件下二氧化碳是碳基物质中最稳定的^[2]。二氧化碳作为含碳化合物燃烧的最终产物，其在热力学上化学性质非常稳定，反应活性低，要想断开co₂中的c=o双键还是具有很大的挑战性^[3]，所以它还没有被作为一种主要的工业材料。

目前常用的把co₂转化为可用能源的方法有热化学法(如催化加氢)、光化学还原法和电化学还原法。其中，相对于其它两种方法来说，电化学还原co₂法的操作条件相对简便，可以在常温常压下进行，反应过程更易于控制，具有较高的转化率、催化材料种类繁多(金属材料、金属化合物、有机分子、生物催化材料以及相应的复合材料等都可以作为催化剂)、可以利用洁净可再生能源(如太阳能)等优点，更具备实用性和潜在的工业应用价值^[4]。

hori等人根据电催化还原产物的不同，将用作co₂还原的金属材料分为以下几种：1）sn、hg、pb和bi等，主要产物为hcooh。2）zn、ga、ag和au等，主要产物为co。3）cu，主要产物为烃类。4）fe、ni、ti、pt等，主要产物为h₂。cu基材料不仅具有较高的催化活性，而且还相对廉价，所以目前很多研究主要集中在cu或cu基电催化剂上^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

本课题研究(设计)的目标：

(1)总结cu基催化剂通过电催化方法还原co₂的设计思路。

(2)对不同类型cu基电催化剂的合成方法、催化机理及催化能力进行整理分析，深入比较其优缺点。

3. 研究计划与安排

第1-4周：查阅cu基电催化剂和co₂电化学还原的相关文献，对cu基电催化剂和co₂电化学还原有一个基本认识，对cu基电催化剂进行初步分类，完成开题报告。

第5-13周：查阅文献，深入了解cu基电催化剂在co₂还原方向上的应用，对各类cu基催化剂合成方法、电催化性能以及优缺点进行整理和比较。

第14-15周：整理查阅文献内容，完成并修改毕业论文.

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 雷文,肖卫平,王得丽.用于二氧化碳电化学还原反应的铜基催化剂研究进展[j].电化学, 2019,25(04): 455-466.

[2] hori y. electrochemical co₂reduction on metal electrodes, modern aspects of electrochemistry[m]. new york: springer, 2008:89-189.

[3] 刘孟岩,王元双,邓雯, 等. 铜基电催化剂还原co₂[j].化学进展, 2018, 30(04):398-409.