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镍铁基纳米复合材料的制备及电催化析氧性能研究的任务书
一、选题背景
近年来，随着工业和社会的快速发展，环境污染问题日益成为全球关注的焦点。其中由于化石燃料的过度利用而产生的CO2排放问题尤为突出。有关部门不断提出控制CO2排放、降低碳排放等政策，但现实情况是，如何降低CO2排放作为一个宏大而艰巨的课题，还需要进一步的技术和材料创新来解决。
电化学CO2还原成为近期研究的热点之一，该过程是将CO2转化为有价值的化学品，如CO，CH4和HCO2-等。其中电催化析氧反应可以将水分解为氧气和氢气，而这一反应在电化学CO2还原中是最常用的反应步骤之一。目前，研究者们已经提出了大量的电催化剂，如铜基、镍基、银基等纳米复合材料。而其中，镍铁基材料因其良好的催化性能和较低的成本而备受研究者们的青睐。
二、研究内容和目标
本次研究拟以镍铁基材料为研究对象，重点研究镍铁基纳米复合材料的制备及其在电催化析氧反应中的催化性能。
目标如下：
1.制备镍铁基纳米复合材料，并对其物理、化学性质进行表征。
2.分析材料的催化性能，探究其在电催化析氧反应中的催化机理。
3.优化制备条件，提高材料的催化性能。
4.给出一套操作流程和实验方法，为今后更好的研究提供参考。
三、研究方法
1.合成方法：采用溶液反应法合成镍铁基纳米复合材料。
2.表征方法：采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法对材料进行表征。
3.催化性能测试方法：采用电化学方法，在电极上进行电催化析氧反应。
四、研究步骤
1.文献调研，了解目前相关镍铁基纳米复合材料的研究进展和成果。
2.合成并表征镍铁基纳米复合材料。
3.测试材料的催化性能，对催化性能做初步探究。
4.根据初步实验结果，优化材料制备条件，提高催化性能。
5.针对实验过程中出现的问题，进行分析并提出解决方案。
6.给出文献分析、实验结果分析、成果总结等部分，并进行论文撰写。
五、预期成果
1.成功制备出镍铁基纳米复合材料，并完成对其物理化学性质的表征。
2.实验结果表明，所制备的镍铁基纳米复合材料在电催化析氧反应中具有优秀的催化性能。
3.提出了一套行之有效的制备方法和实验流程，为今后同类研究提供参考。
4.成功完成论文的撰写和论文答辩，取得硕士学位。
六、进度计划
本研究拟于2022年9月开始，至2024年6月结束。预估进度如下：
2022年9月-2022年12月：文献调研、实验准备和材料采购。
2023年1月-2023年6月：镍铁基纳米复合材料的制备与表征。
2023年7月-2023年12月：初步实验和数据分析。
2024年1月-2024年4月：优化材料制备条件和实验流程。
2024年5月-2024年6月：论文撰写、答辩和学位评定。
七、研究意义
本研究通过制备镍铁基纳米复合材料，并对其在电催化析氧反应中的催化性能进行测试和优化，为解决CO2排放问题提供一种可行的方法和途径。同时，本研究的实验方法和流程对今后同类研究具有一定的参考意义，有助于推动相关领域的进一步发展和创新。