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有序介孔材料是指孔径介于250 nm之间且孔道呈现长程有序排列的一类多孔材料。由于介孔材料具有高的比表面积、均一可调的孔径、易于修饰的内表面及良好的稳定性等特点,使其在多相催化、吸附与分离、环境保护及电化学领域得到广泛应用。利用介孔材料内表面易于修饰的特点,对其进行调控使其成为功能化的材料,探究其潜在的应用,具有重大的意义。本论文主要研究有序介孔复合材料及其模板碳在酸催化及电催化还原CO2方面的应用研究。通过软模板法制备得到有序介孔复合材料ZrMo-KIT-6和金属氧化物NiO-Al2O3,前者作为固体酸催化剂用于甘油与丙酮的缩酮的反应,后者作为硬模板利用化学气相沉积法(CVD),制备出模板碳材料Ni-N-C-(T),研究其电催化还原CO2性能。鉴于硬模板制备较为复杂,我们又对该方法进行改进,直接以多孔的碳纤维纸负载Ni再通过CVD法制备电极用于电催化CO2还原反应。具体研究内容如下:1.有序介孔固体酸ZrMo-KIT-6设计合成及催化性能研究:采用一锅水热法合成了一系列不同Zr、Mo含量的固体酸催化剂(ZrMo-KIT-6)。通过XRD、N2物理吸脱附、TEM、TG-DSC、Raman、UV-vis和XPS等表征手段,系统地研究了不同比例的Zr、Mo组分和煅烧温度对Zr和Mo物种在介孔硅骨架中的影响规律。结果表明,当Zr和Mo的含量低于7%时,Zr和Mo物种以高分散态的形式存在材料的骨架中。NH3-TPD、吡啶红外测试表明材料具有高的酸量,且同时存在Br?nsted酸和Lewis酸位。ZrMo-KIT-6(5-700)具有最好的催化效果,转化率和选择率分别达到了85.8%和97.8%,并且经过5次循环反应性能没有明显的下降。2.有序介孔NiO-Al2O3为模板制备模板碳及电催化还原CO2性能研究:采用一锅溶剂挥发诱导自组装(One-pot EISA)的方法制备有序介孔NiO-Al2O3材料,再以其为硬模板,利用介孔孔道的限域作用,以乙腈作为C、N源,通过CVD法制备模板碳材料Ni-N-C-(T)。通过XRD、SEM、TEM、XPS及电化学测试等表征,表明了Ni-N-C-(600)材料具有高的N含量(3 at%),其中吡啶N的所占比例为40%,Ni纳米颗粒被N掺杂碳纳米管(NCNT)紧密包裹,两者界面处的Ni-N-C结构及吡啶型N有利于CO2RR反应。Ni-N-C-(600)材料具有最优的催化效果,在-0.76 V vs.RHE的电压下,FECO(%)达到了62%,电流密度达到了11.6 mA cm-2,反应达5 h后,FECO(%)仍有40%,表现出较好的稳定性。通过控制Ni-N-C材料的合成温度和调节电极电势,使合成气的比例CO/H2可在0.251.5之间连续调控。3.一步CVD法制备Ni-NCNTs/CP电极及电催化还原CO2性能研究:商业化碳纤维纸具有均匀的多孔结构,良好的导电性,直接以其作为载体负载不同含量的Ni,以乙腈作为C、N源,通过CVD法制备出X-Ni-NCNTs/CP-T作为电极用于电催化还原CO2制合成气。通过XRD、SEM和XPS等表征手段,表明了碳纸表面具有丰富的含有Ni纳米颗粒的N掺杂碳纳米管(Ni-NCNTs),并将碳纤维有效地进行了包裹,阻止了碳纤维直接暴露在电解液中,从而有效的抑制HER,表面的吡啶型N及Ni-N-C结构对CO2具有吸附活化作用。电化学测试表明2.5-Ni-NCNTs/CP-700具有最优的催化效果,在-0.86 V vs.RHE时,FECO(%)能够达到54%,电流密度达到了13.6 mA cm-2,并且在反应时间6 h时,FECO(%)还可以保持在30%以上。通过选择合适的电极,调节电极电势,使合成气的比例CO/H2可在0.11.5之间连续调控。