本文主要研究内容
作者郭晓彤（2019）在《钯基催化剂催化甲酸基体系脱氢的研究》一文中研究指出：随着化石燃料的大量燃烧引起的环境污染以及能源危机问题逐渐加剧,氢能作为21世纪最有潜力的能源,其发展和利用已经引起了广泛关注。2018年国家通过了山东省关于新旧动能转换的整体方案,济南作为山东改革的先行区,将创立一个三位一体的中国氢谷。由此可见,无论是从解决能源危机和环境污染问题,还是从国家能源发展战略来讲,氢能的发展和利用在接下来一段时间内将始终是一个重大研究课题。相比物理储氢,化学储存和释放氢气的方式通常更方便、安全和有效。在诸多化学储氢介质中,甲酸具有可再生、无毒、方便运输、常温常压即可分解等特点,因此被认为是优良的储氢物质。目前催化甲酸基体系主要采用钯基异相催化剂,在其性能改善方面已经有很多研究且取得了一定进展,但是催化剂稳定性差、成本高、操作复杂等问题仍然存在。所以开拓稳定、高效和廉价的钯基异相催化剂仍然是一个重要的研究内容。我们课题组于2016年发现甲酸-甲酸铵(FA-AF)体系在Pd/C中的产氢性能明显优于甲酸或甲酸-甲酸钠(FA-SF)体系,其初始转换频率(turnover frequency,TOF)在323 K可以达到7959 h-1,但是其稳定性差。而且,有关FA-AF体系分解的动力学及相关机理尚不明确。在对钯基异相催化剂和甲酸基体系脱氢的研究进展进行比较系统概述的基础上,我们提出以NaBH4浸渍—还原法制取PdAu/C来改善Pd/C的稳定性,并研究其组成对FA-AF体系脱氢的影响,以及FA-AF体系的分解机理和动力学。基于此,我们将开发新的钯基催化剂,进一步提高其活性和稳定性,降低氢能应用成本。论文重点进行了下列研究:(1)研究了PdAu/C催化FA-AF混合体系脱氢反应。无稳定剂下,以NaBH4浸渍—还原法,制取了 PdAu/C。研究了 Au-Pd摩尔比对PdAu/C催化效果的影响、FA-AF溶液分解机理和动力学以及催化剂的稳定性,并检测了氢气的纯度。同时采用TEM、HRTEM、EDX、ICP-OES、XRD和XPS等方法,分析了PdAu/C的形貌、组成、晶型结构和元素价态等。结果表明,Pd1Au3合金纳米粒子(nanoparticle,NPs)具有最小的平均粒径,无显著团聚发生,且催化脱氢性能最佳。AF和FA的反应级数分别为0.55和0.25。FA-AF混合体系在Pd1Au3/C催化剂表面催化脱氢的活化能为23.3±1.3 kJ mol-1。第4次催化脱氢时产生氢气的体积约为首次的88.0%,表明引入Au可以使Pd催化剂的稳定性得到较大改善。产生的气体中CO含量小于5 ppm,NH3含量较高,表明采用FA-AF体系制氢虽然活性高,但纯度不符合要求。(2)研究了 PdNi/C催化FA-SF混合体系脱氢反应。采用NaBH4浸渍—还原法制取Ni NPs,后通过Ni与Pd2+的置换反应(displacement reaction)制得的催化剂,记为PdNi/Cd。研究了 PdNi/Cd制取时柠檬酸钠(SC)用量、Ni-Pd摩尔比和制备方法对PdNi/C催化效果的影响。同时用TEM、EDX、ICP-OES、XRD和XPS等方法,对催化剂的形貌、组成、晶型结构以及元素价态进行了分析。结果表明,SC用量在1 mmol时,Pd1Ni2/Cd催化性能最佳。且通过置换反应得到的Pd1Ni2 NPs在炭黑载体表面分布相对均匀,其平均粒径为2.72 nm。325 1K下,Pd1Ni2/Cd催化FA-SF体系脱氢的初始TOF为678.1 h-1。Pd1Ni2/Cd催化FA-SF混合物脱氢的产氢量在使用两次后明显降低。而以NaBH4共还原(co-reduction)Pd和Ni前躯体的方法制备的Pd1Ni2/Cc催化剂可以循环使用三次,产氢量无明显下降。表明对比置换反应制取的Pd1Ni2/Cd,NaBH4共还原法制取的Pd1/Ni2/Cc具有更佳的催化性能。
Abstract
sui zhao hua dan ran liao de da liang ran shao yin qi de huan jing wu ran yi ji neng yuan wei ji wen ti zhu jian jia ju ,qing neng zuo wei 21shi ji zui you qian li de neng yuan ,ji fa zhan he li yong yi jing yin qi le an fan guan zhu 。2018nian guo jia tong guo le shan dong sheng guan yu xin jiu dong neng zhuai huan de zheng ti fang an ,ji na zuo wei shan dong gai ge de xian hang ou ,jiang chuang li yi ge san wei yi ti de zhong guo qing gu 。you ci ke jian ,mo lun shi cong jie jue neng yuan wei ji he huan jing wu ran wen ti ,hai shi cong guo jia neng yuan fa zhan zhan lve lai jiang ,qing neng de fa zhan he li yong zai jie xia lai yi duan shi jian nei jiang shi zhong shi yi ge chong da yan jiu ke ti 。xiang bi wu li chu qing ,hua xue chu cun he shi fang qing qi de fang shi tong chang geng fang bian 、an quan he you xiao 。zai zhu duo hua xue chu qing jie zhi zhong ,jia suan ju you ke zai sheng 、mo du 、fang bian yun shu 、chang wen chang ya ji ke fen jie deng te dian ,yin ci bei ren wei shi you liang de chu qing wu zhi 。mu qian cui hua jia suan ji ti ji zhu yao cai yong ba ji yi xiang cui hua ji ,zai ji xing neng gai shan fang mian yi jing you hen duo yan jiu ju qu de le yi ding jin zhan ,dan shi cui hua ji wen ding xing cha 、cheng ben gao 、cao zuo fu za deng wen ti reng ran cun zai 。suo yi kai ta wen ding 、gao xiao he lian jia de ba ji yi xiang cui hua ji reng ran shi yi ge chong yao de yan jiu nei rong 。wo men ke ti zu yu 2016nian fa xian jia suan -jia suan an (FA-AF)ti ji zai Pd/Czhong de chan qing xing neng ming xian you yu jia suan huo jia suan -jia suan na (FA-SF)ti ji ,ji chu shi zhuai huan pin lv (turnover frequency,TOF)zai 323 Kke yi da dao 7959 h-1,dan shi ji wen ding xing cha 。er ju ,you guan FA-AFti ji fen jie de dong li xue ji xiang guan ji li shang bu ming que 。zai dui ba ji yi xiang cui hua ji he jia suan ji ti ji tuo qing de yan jiu jin zhan jin hang bi jiao ji tong gai shu de ji chu shang ,wo men di chu yi NaBH4jin zi —hai yuan fa zhi qu PdAu/Clai gai shan Pd/Cde wen ding xing ,bing yan jiu ji zu cheng dui FA-AFti ji tuo qing de ying xiang ,yi ji FA-AFti ji de fen jie ji li he dong li xue 。ji yu ci ,wo men jiang kai fa xin de ba ji cui hua ji ,jin yi bu di gao ji huo xing he wen ding xing ,jiang di qing neng ying yong cheng ben 。lun wen chong dian jin hang le xia lie yan jiu :(1)yan jiu le PdAu/Ccui hua FA-AFhun ge ti ji tuo qing fan ying 。mo wen ding ji xia ,yi NaBH4jin zi —hai yuan fa ,zhi qu le PdAu/C。yan jiu le Au-Pdma er bi dui PdAu/Ccui hua xiao guo de ying xiang 、FA-AFrong ye fen jie ji li he dong li xue yi ji cui hua ji de wen ding xing ,bing jian ce le qing qi de chun du 。tong shi cai yong TEM、HRTEM、EDX、ICP-OES、XRDhe XPSdeng fang fa ,fen xi le PdAu/Cde xing mao 、zu cheng 、jing xing jie gou he yuan su jia tai deng 。jie guo biao ming ,Pd1Au3ge jin na mi li zi (nanoparticle,NPs)ju you zui xiao de ping jun li jing ,mo xian zhe tuan ju fa sheng ,ju cui hua tuo qing xing neng zui jia 。AFhe FAde fan ying ji shu fen bie wei 0.55he 0.25。FA-AFhun ge ti ji zai Pd1Au3/Ccui hua ji biao mian cui hua tuo qing de huo hua neng wei 23.3±1.3 kJ mol-1。di 4ci cui hua tuo qing shi chan sheng qing qi de ti ji yao wei shou ci de 88.0%,biao ming yin ru Auke yi shi Pdcui hua ji de wen ding xing de dao jiao da gai shan 。chan sheng de qi ti zhong COhan liang xiao yu 5 ppm,NH3han liang jiao gao ,biao ming cai yong FA-AFti ji zhi qing sui ran huo xing gao ,dan chun du bu fu ge yao qiu 。(2)yan jiu le PdNi/Ccui hua FA-SFhun ge ti ji tuo qing fan ying 。cai yong NaBH4jin zi —hai yuan fa zhi qu Ni NPs,hou tong guo Niyu Pd2+de zhi huan fan ying (displacement reaction)zhi de de cui hua ji ,ji wei PdNi/Cd。yan jiu le PdNi/Cdzhi qu shi ning meng suan na (SC)yong liang 、Ni-Pdma er bi he zhi bei fang fa dui PdNi/Ccui hua xiao guo de ying xiang 。tong shi yong TEM、EDX、ICP-OES、XRDhe XPSdeng fang fa ,dui cui hua ji de xing mao 、zu cheng 、jing xing jie gou yi ji yuan su jia tai jin hang le fen xi 。jie guo biao ming ,SCyong liang zai 1 mmolshi ,Pd1Ni2/Cdcui hua xing neng zui jia 。ju tong guo zhi huan fan ying de dao de Pd1Ni2 NPszai tan hei zai ti biao mian fen bu xiang dui jun yun ,ji ping jun li jing wei 2.72 nm。325 1Kxia ,Pd1Ni2/Cdcui hua FA-SFti ji tuo qing de chu shi TOFwei 678.1 h-1。Pd1Ni2/Cdcui hua FA-SFhun ge wu tuo qing de chan qing liang zai shi yong liang ci hou ming xian jiang di 。er yi NaBH4gong hai yuan (co-reduction)Pdhe Niqian qu ti de fang fa zhi bei de Pd1Ni2/Cccui hua ji ke yi xun huan shi yong san ci ,chan qing liang mo ming xian xia jiang 。biao ming dui bi zhi huan fan ying zhi qu de Pd1Ni2/Cd,NaBH4gong hai yuan fa zhi qu de Pd1/Ni2/Ccju you geng jia de cui hua xing neng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的郭晓彤，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于催化剂论文,脱氢论文,甲酸甲酸铵体系论文,甲酸甲酸钠体系论文,催化剂论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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