石墨烯复合铜基催化剂的设计、制备及在CO2加氢合成甲醇中的应用的任务书.docx

石墨烯复合铜基催化剂的设计、制备及在CO2加氢合成甲醇中的应用的任务书
任务书
一、课题背景
近年来，随着气候变化和能源危机的加剧，可再生能源、清洁能源成为了全球能源发展的重要方向。而合成甲醇作为一种低碳燃料，在替代化石能源、减少环境污染等方面具有广泛的应用前景。然而，现有的甲醇合成技术需要高压、高温等条件，且产物分级较低，能耗较高，不利于实际工业应用。因此，在绿色合成甲醇的发展中，寻找高效、低成本、稳定的催化剂具有重要意义。
石墨烯具有良好的电子传输性能、强的机械性能和化学稳定性，是理想的催化剂载体。而复合其他材料可以提高石墨烯的催化性能。因此，石墨烯复合铜基催化剂作为一种新型催化剂备受关注。本课题将设计、制备石墨烯复合铜基催化剂，并研究其在CO2加氢合成甲醇中的催化性能。
二、研究内容
1.设计合成石墨烯复合铜基催化剂
（1）通过实验设计和计算机模拟得出合适的催化剂配比和制备工艺；
（2）采用化学沉积法制备石墨烯复合铜基催化剂，并对催化剂进行表征；
（3）比较不同合成工艺得到的催化剂结构差异，寻找最优制备工艺。
2.探究催化剂在CO2加氢合成甲醇中的催化性能
（1）构建反应系统，进行CO2加氢合成甲醇实验；
（2）控制反应条件，通过气相色谱-质谱仪和红外光谱等方法进行反应物和产物的分析和表征；
（3）研究催化剂的催化效果，优化反应条件提高产物收率。
3.探究催化剂的催化机理
（1）通过等温线和稳态反应速率常数等方法研究催化剂反应机理；
（2）理论计算研究催化剂催化反应的过渡态和分子结构，分析原子间相互作用和反应机制；
（3）结合实验结果深入研究反应的催化机理。
三、论文要求
1.论文应包括题目、摘要、引言、研究目的、研究内容、实验设计、实验方法、实验结果与分析、结论、参考文献等部分；
2.论文应重点介绍设计合成石墨烯复合铜基催化剂和在CO2加氢合成甲醇中的应用，而且其论文应以科学化和实证化为主要特点；
3.参考文献应具备学术水平，以发表在学术期刊、论文集、硕博士论文等形式公开发表的文献为主，且应详细标注其出处、页码、出版日期等。
四、时间安排
第一年：进行文献调研，确定研究内容和方法；制备石墨烯复合铜基催化剂；建立CO2加氢合成甲醇实验系统；
第二年：进行CO2加氢合成甲醇实验，对反应过程进行分析和表征，研究催化剂的催化性能；
第三年：对研究结果进行分析和归纳，撰写论文。
五、预期成果
1.成功设计合成石墨烯复合铜基催化剂，并进行相关表征；
2.在CO2加氢合成甲醇中实现石墨烯复合铜基催化剂的应用；
3.研究催化剂的催化机理，并对其进行深入分析和探讨；
4.发表论文2~3篇，取得较好的研究成果。