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作为燃料、化工原料及溶剂的乙醇已得到的了广泛应用,但传统乙醇的生产方法,如:粮食发酵法、乙烯水合法等工艺基本上都存在乙醇选择性低、生产成本高以及工艺流程复杂等问题,因此寻找新的乙醇生产方法成为了当下的研究热点。本研究通过沉淀法制备得到的ZIF-8载体,经焙烧后浸渍上Co金属,最后得到分散性良好的Co3ZnC/NC催化剂,用于甲醇电催化制乙醇反应中,并考察了催化剂焙烧气氛对甲醇电催化性能的影响。采用XRD、BET、ICP、元素分析、XPS、HS-LEIS、TEM、ESR、Raman、接触角测试等表征手段对Co3ZnC/NC及其衍生催化剂进行了表征分析,同时探究了Co3ZnC//NC催化剂上甲醇电催化制乙醇的反应机理。结果表明,未钝化的Co3ZnC/NC催化剂表现出最好的催化性能,氧化态的催化剂次之,而还原态的催化剂最差;在30℃,工作电压为0.85 V,电流密度为l0 mA/cm2,反应时间为4.5 h,反应液pH为11.5,搅拌速度为600 r/min,催化剂用量为12.5 mg/cm2的条件下,反应性能达到最优,此时甲醇的转化量,乙醇的选择性和法拉第效率分别为257.0 g·m-2·h-1 95.1%和12.5%。XRD说明了催化剂中存在Co3ZnC的(111)以及(200)晶面;TEM说明了催化剂分散性较好且粒径为10.73 nm;XPS说明了三种催化剂中低价金属钴的占比排序为:还原>未钝化>氧化;ESR说明催化剂中碳缺陷量的排列顺序为:未钝化>氧化>还原>ZIF-8-C;Raman则说明了三种催化剂中的碳缺陷是以空穴状形式存在的。结合表征以及实验结果,可以发现乙醇的产量与低价金属钴含量和碳缺陷量成正相关的关系,这表明了Co3ZnC或Co与碳空位之间的协同作用能够促进甲醇直接电催化制乙醇。催化剂的LSV、Tafel测试以及反应过程中ESR自由基捕捉实验结果表明,在低价钴金属上(正电)形成的·CH2OH与碳缺陷(负电)上形成的·CH3相互结合形成乙醇,而作为甲醇电催化的副产物,适量水的HER作用则促进了甲醇的进一步电解。在前面基础上,进一步研究了Co/NC催化剂的反应性能。采用XRD、BET、元素分析、ICP、TEM等方法进行催化剂表征,结合催化评价可以得到,在相同金属含量的条件下,催化剂的比表面积和粒径对反应活性有较大影响,在本研究中,较大比表面积(195.20 m2/g)和较小粒径(5.10nm),均有利于甲醇的转化和乙醇的生成,Co/NC-30催化剂的催化性能最好。另外,在Co/NC-30催化剂的基础上引入了P123和F127,研究了不同配比的模板剂对于催化剂性能的影响,结果表明,P123:F127=3:2的催化剂最优,此时甲醇的转化量和乙醇的选择性分别为341.7 g·m-2·h-1和91.9%。