SrTiO3的合成与高温高压下CO2催化转化性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:alxp
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为了缓解能源和环境问题,利用光催化、电催化、光电催化、热催化等催化方式将CO2催化转化为碳氢燃料成为越来越多研究者关注的热点,目前这些催化方式存在反应条件苛刻、转化率低、输入能量高以及不能大规模应用等问题。若能将上述几种催化方式结合,利用地层空间地热高压环境形成一种新的大规模催化转化CO2反应途径,那么这种催化方式将会有极高的应用前景和学术意义。本文选取广泛应用于光催化、太阳能电池、压电陶瓷等方面的SrTiO3作为催化剂,利用其半导体催化性质及钙钛矿型晶体结构压电极化特性,探索其在模拟地层环境下催化转化CO2反应条件,同时尝试利用掺杂方法改变SrTiO3能带结构提高其催化性能。(1)通过溶胶-凝胶法制备SrTiO3,使用XRD、SEM、DRS、Raman等测试样品的结构、形貌等特性,通过电化学测试检测SrTiO3的电化学活性,同时利用高温高压反应釜模拟地热高压条件,测试其催化转化CO2的特性。实验结果表明,在150°C、5MPa的条件下SrTiO3仅能将H2O转化为H2,未能达到催化转化CO2为碳氢燃料的预期。(2)分别选取不同原子半径的锂、银、铈元素进行掺杂,调节SrTiO3能带结构和提高载流子浓度。利用电化学测试分析对比溶液环境为碳酸氢钠和氢氧化钠时各催化剂的电化学活性,同时测试各催化剂在模拟地热高压条件下催化转化CO2的特性。实验结果表明掺杂的SrTiO3在饱和碳酸氢钠溶液中的电化学活性较低,且在150°C、5MPa的条件下未检测到CO2催化转化产物。(3)在掺杂三种元素的基础上,探索制备锶缺位的SrTiO3对压电极化及反应活性影响,利用XRD、SEM、DRS、Raman等测试手段进行表征,同时测试各催化剂在模拟地热高压条件下催化转化CO2的特性。实验结果表明锶缺位的SrTiO3催化剂仍在150°C、5MPa的条件下未检测到CO2催化转化产物。
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