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氨是一种广泛用于工业和农业重要的化学原料,也是重要的储能中间体和无碳能量载体。目前工业合成氨的生产工艺主要是Haber-Bosch合成工艺,但该工艺不仅成本高、能耗大且污染环境。而电化学氮气还原(NRR)可在常温常压下合成氨,是一种有广阔应用前景的清洁无污染技术。目前,电催化氮气还原合成氨的研究处于起步阶段,不仅氨的产率较低,选择性也较差,因此需要高效的催化剂来促进反应进程。此外,还要考虑成本问题。基于上述对目前电催化合成氨的问题分析,本论文设计制备了一系列性能优异的非贵金属氧化物和磷氧化物催化剂,并且具有良好的稳定性。本论文主要包括以下内容:(1)NiWO4电催化剂的制备及性能研究,通过水热反应及热氧化两步法制备催化剂。XPS、XANES及HRTEM等技术表明催化剂为多孔纳米级双金属氧化物NiWO4。构-效关系研究表明,催化剂均匀多孔的结构及双金属协同作用促进了氮气吸附、活性位点暴露和电解质的传输。在酸性介质中,其法拉第效率(FE)达到19.32%(-0.3 V),在-0.5 V条件下,氨气产率达到48.86μg h-11 mg-1cat;在中性介质中,电压为-0.3 V时FE达到10.18%。(2)多组分复合催化剂PC/Sb/SbPO4制备及NRR性能研究,以醋酸锑和均苯三酸混合后形成的金属胶作为前驱体,经过加热磷化制得催化剂。受益于PC、磷酸锑等多种活性组分以及独特的三维蜂窝结构,PC/Sb/SbPO4催化剂展现了优异的催化性能,在酸性介质中,-0.15 V电位下FE为31%,在中性介质中最高FE为34%。通过非原位手段研究了催化剂在NRR前后的物种演变,推测PC和SbPO4是NRR活性位点,Sb0作为载体有效地暴露了活性点。(3)磷掺杂碳支撑的锌磷氧化物制备及性能研究,通过对均苯三酸和醋酸锌溶解形成的金属胶进行磷掺杂,合成了一种新型NRR催化剂(PC/Zn3(PO4)2/Zn2P2O7)。催化剂中多种活性组分的协同作用以及均匀多孔的表面形貌,使其在酸性介质中对NRR具备优异的催化活性及稳定性,在电压为-0.2 V时,合成氨的产率和FE分别达到了24.7μg h-11 mg-1cat和17.4%。