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作为工业生产中重要的化学品,氨通常被用作合成药物、纤维及肥料的原料。目前,工业生产氨主要通过Harbor-Bosch法,该方法能耗高,需要消耗大量的化石燃料,而且在生产过程中会排放大量温室气体。因此,迫切需要可持续发展的合成氨技术来改善这个现状。近年来,电化学合成氨技术因其能耗低,合成过程无污染等优势而广受人们关注。其中,催化剂对反应的影响毋庸置疑,它具有提高反应速率及选择性的作用。开发设计高效、稳定且经济的新型电催化剂成为研究者们的目标。金属有机框架(MOF)是一类新兴的多孔晶体材料,可作为模板制备具有多种形态和结构的金属基纳米材料。而其独特的结构性质,可以在催化过程中提供开放的孔结构和高活性位点密度,有利于快速传质和改善催化性能。因此,本论文设计合成了两种MOFs基催化剂用于电催化氮气还原合成氨。主要研究内容如下:1、绪论中首先介绍了几种合成氨技术,随后重点阐述了水相中电化学合成氨技术,最后介绍了本论文的研究意义和研究内容。2、以Fe-ZIF为牺牲模板,通过ZIF在Na2MoO4水溶液中水解实现了 Mo元素的掺杂,再经过热辅助磷化过程合成了 Mo掺杂FeP(Mo-FeP)多孔纳米球,进而研究了 Mo-FeP多孔纳米球的电催化氮气还原的活性。Mo-FeP的多孔纳米球结构增强了催化剂和N2之间的相互作用,改善了催化剂的传质性能。掺杂的Mo元素作为缺电子中心,有利于N2分子吸附和活化,并辅助相邻Fe位点稳定*NNH中间体,使得Mo-FeP催化剂比单纯的FeP具有更优秀的电催化N2还原合成氨性能。在0.1 M HC1电解质中,当施加电压为-0.3 V时,Mo-FeP催化剂的最高产氨速率为13.1 μg h-1 mg-1,在-0.2 V电位下的最高法拉第效率为7.49%。而且,本方法制备的Mo-FeP多孔纳米球催化剂还具有良好的稳定性和可循环使用性。3、利用水热法合成的CeO2纳米棒(CeO2NR)为牺牲模板,在其表面原位生成Ce-MOF层,制备了包裹MOF的CeO2纳米棒(CeO2@Ce-MOF),并将CeO2@Ce-MOF用于电催化N2还原合成氨研究。CeO2 NR外面的多孔MOF层可吸附并储存气体,因此,N2能够浓缩于CeO2 NR的活性位点上,增大了N2被催化还原的可能性。与CeO2 NR相比,CeO2 NR@Ce-MOF具有更优异的NRR性能。在0.1 MNa2SO4电解质中,当施加电压为-0.8 V时,CeO2@Ce-MOF具有最高的产氨速率为7.7 μgh-1 mg-1,最高的法拉第效率为8.4%。