太阳能甲烷二氧化碳重整反应催化活性吸收体的研究的开题报告

太阳能甲烷二氧化碳重整反应催化活性吸收体的研究的开题报告一、研究背景及意义随着能源需求的不断增长，化石燃料的消耗量也在逐年上升，对环境造成的危害也越来越严重。因此，寻找一种清洁、环保、可再生的能源已成为人们关注的重要问题。太阳能作为可再生能源的一种，一直被广泛地关注和研究。目前，太阳能的利用形式主要有六种，包括光伏、太阳能热、太阳能风、太阳能生物质、太阳能海水淡化和太阳能燃料。在这其中，太阳能燃料是目前最具有潜力的一种太阳能利用形式。太阳能燃料可以通过太阳光的直接利用或者太阳能发电转化为化学能，以甲烷等形式储存起来。甲烷在能源储存中具有重要的地位，因此甲烷的制备也成为研究的热点。甲烷可以通过太阳能甲烷二氧化碳重整反应制备。在该反应中，需要使用催化剂促进反应的进行。因此，研究太阳能甲烷二氧化碳重整反应催化活性吸收体对于深入理解该反应机理以及提高反应效率具有重要的意义。二、研究内容本研究的主要内容是研究太阳能甲烷二氧化碳重整反应催化活性吸收体。首先，将制备出不同催化剂体系，包括单元素催化剂、多元素催化剂和氧化石墨烯基催化剂等，并对其进行表征，包括晶体结构、物理性质、红外光谱、X射线光电子能谱等。然后，使用上述不同催化剂体系进行太阳能甲烷二氧化碳重整反应催化活性吸收体实验，通过比较其催化活性、反应速率等指标，确定最优催化剂体系。最后，对优化的催化剂进行机理研究，分析其催化机理、反应路径等，并对催化剂进行再生性能测试，以提高其稳定性。三、预期成果本研究的预期成果包括：1.制备不同催化剂体系并进行表征；2.确定最优的催化剂体系及其工作条件；3.深入分析催化机理及反应路径；4.提高催化剂的稳定性。四、研究方法本研究的主要研究方法包括：1.合成和表征催化剂体系；2.利用太阳能甲烷二氧化碳重整反应装置进行催化实验；3.分析反应产物及溶液中的催化剂浓度；4.采用表面分析技术对催化剂体系进行表征。五、研究计划本研究计划分为三年完成。第一年主要是催化剂合成和表征工作；第二年主要是催化实验和数据处理；第三年主要是催化机理的研究和催化剂的稳定性测试。具体工作计划如下：第一年：1.合成单元素催化剂、多元素催化剂和氧化石墨烯基催化剂；2.对催化剂进行晶体结构、物理性质、红外光谱、X射线光电子能谱等表征工作。第二年：1.利用太阳能甲烷二氧化碳重整反应装置进行不同催化剂的实验；2.对反应产物进行分析及催化剂浓度测定；3.对不同催化剂体系进行比较，并确定最优的催化剂体系。第三年：1.对最优的催化剂进行机理研究；2.对催化剂进行再生性能测试，提高其稳定性。六、参考文献1.Zhao,J.,etal.Solar-drivensimultaneousproductionofmethaneandethylenefromCO2withhighselectivity.AngewandteChemieInternationalEdition,2016,55(13):4152-4156.2.Wang,Y.&Li,P.SolarthermochemicalCO2splittingonnonstoichiometricceriawithhighsolar-to-fuelefficiency.Energy&EnvironmentalScience,2011,4(11):4606-4610.3.Cao,Y.,etal.PreparationandcharacterizationofNi-basedcatalystssupportedonMgO-Al2O3forCO2reformin