甲醇溶剂中铅合金电极上CO2电化学还原的研究

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CO2引起的温室效应被公认为是严重的环境问题之一。密闭空间中,为保证工作人员的生存和工作,也急需控制CO2的浓度。电化学还原CO2是目前有效去除和转化空气中CO2的方法之一。在前人工作的基础上,本实验主要研究了非水溶剂(0.1M KOH甲醇)中,以Pb-Ag和Pb-Sb作为工作电极还原CO2的行为,分别研究了电解电位、温度、压力对主要还原产物CO和HCOOH产出效率的影响,并初步探讨了该反应体系下,CO2电化学还原的表观动力学方程。当以Pb-Ag作为工作电极时,常压下,低过电位不利于CO的产生,有利于HCOOH的生成;较高压力下,则是低电解电位不利于CO的生成,有利于HCOOH的生成;低温有利于CO和HCOOH的生成,提高压力有利于CO的产生而不利于HCOOH的产生。当以Pb-Sb作为工作电极时,不论常压还是较高压力下,低过电位有利于CO的产生,不利于HCOOH的生成:降低温度和提高压力均促进了CO和HCOOH的生成。在所研究的两个电极中,过电位与还原产物CO、HCOOH局部电流密度的对数值分别成线性关系,符合塔菲尔公式η=a+blgj,其对应塔菲尔曲线的斜率基本相近。说明CO2电还原生成CO和HCOOH的反应基本不受传质限制,且CO2电化学还原生成CO和HCOOH的反应机理基本一致。以Pb-Ag作为电极时,其表观动力学可以拟合成:与而以Pb-Sb作为电极时,其表观动力学又可以拟合为与本实验的研究方法和初步结论表明由电化学还原CO2获取C1有机物HCOOH和燃料CO具有十分重要的意义和美好的应用前景。
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