Cd0.5Zn0.5S/N-g-C3N4复合催化剂的制备及其可见光催化性能的研究

采用两步水热法制备了分散性较好的镉锌硫基/氮掺杂氮化碳(Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄)复合催化剂。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射仪对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征,并通过瞬态光电流法和气相色谱仪对其产氢性能进行分析。结果表明,Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合催化剂具有较好的催化性能,产氢速率为20.431μmol/h, Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合光催化剂有较高的氧化还原电势和电荷载体的快速迁移能力。     

甲醇水蒸气重整制氢CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂的性能研究

采用并流共沉淀的方法制备了物质的量比分别为5∶4∶1,5∶3∶2和5∶2∶3的CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂,研究了其用于甲醇水蒸气重整制氢的反应性能。通过N_2吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂结构、形貌和组成进行了表征。结果表明,催化剂B的比表面积和孔容积最大,分别为66.081 m~2/g和1.111 cm~3/g;SEM分析可知,催化剂表面粒子较规则;XRD和XPS的结果表明,催化剂是以CuO-ZnO-Al_2O_3的结构存在的。在H_2O/CH_3OH物质的量比为1∶1,进料流量为3 mL/h的条件下,反应温度在270℃时,物质的量比为5∶3∶2的CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂的性能最好,转化率为38.75%,CO选择性为0.38%,产氢速率为142.53 mL/(kg_(cat)·s)。     

甲醇水蒸气重整制氢CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂的性能研究

采用并流共沉淀的方法制备了物质的量比分别为5∶4∶1,5∶3∶2和5∶2∶3的CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂,研究了其用于甲醇水蒸气重整制氢的反应性能。通过N_2吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂结构、形貌和组成进行了表征。结果表明,催化剂B的比表面积和孔容积最大,分别为66.081 m²/g和1.111 cm2/g和1.111 cm³/g;SEM分析可知,催化剂表面粒子较规则;XRD和XPS的结果表明,催化剂是以CuO-ZnO-Al_2O_3的结构存在的。在H_2O/CH_3OH物质的量比为1∶1,进料流量为3 mL/h的条件下,反应温度在270℃时,物质的量比为5∶3∶2的CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂的性能最好,转化率为38.75%,CO选择性为0.38%,产氢速率为142.53 mL/(kg_(cat)·s)。     

CoB催化剂在硼氢化钠-乙醇体系中制氢的应用

采用化学还原法制备了非晶态合金CoB催化剂,研究其在NaBH_4-乙醇复合体系中的催化活性。考察了基于乙醇量(硼氢化钠浓度)、NaOH质量浓度、反应体系温度、醇水体系对CoB催化NaBH_4制氢的影响。结果表明,硼氢化钠产氢速率随着乙醇量(硼氢化钠浓度)的增加呈现出先加快后减缓的变化;NaBH_4产氢速率随碱质量浓度的增加呈现出先增加后减小的变化,且最优碱浓度大约为5%;NaBH_4制氢速率随反应温度增加而快速增加,反应动力学计算显示该体系的表观反应活化能Ea为56.45 kJ/mol;在相同条件下,CoB催化硼氢化钠醇解制氢的产氢速率快于催化硼氢化钠水解制氢的产氢速率。     

CoB催化剂在硼氢化钠-乙醇体系中制氢的应用

采用化学还原法制备了非晶态合金CoB催化剂,研究其在NaBH_4-乙醇复合体系中的催化活性。考察了基于乙醇量(硼氢化钠浓度)、NaOH质量浓度、反应体系温度、醇水体系对CoB催化NaBH_4制氢的影响。结果表明,硼氢化钠产氢速率随着乙醇量(硼氢化钠浓度)的增加呈现出先加快后减缓的变化;NaBH_4产氢速率随碱质量浓度的增加呈现出先增加后减小的变化,且最优碱浓度大约为5%;NaBH_4制氢速率随反应温度增加而快速增加,反应动力学计算显示该体系的表观反应活化能Ea为56.45 kJ/mol;在相同条件下,CoB催化硼氢化钠醇解制氢的产氢速率快于催化硼氢化钠水解制氢的产氢速率。     

钴-硼/二氧化锆催化剂催化硼氢化钠水解制氢研究

采用浸渍负载-还原法制备了钴-硼/二氧化锆催化剂,研究了催化剂在催化硼氢化钠水解制氢中的性能。研究了催化剂的制备条件（钴与二氧化锆物质的量比、钴与硼氢化钠物质的量比）对其催化性能的影响,并考察了催化剂用量、反应温度、搅拌转速对硼氢化钠水解制氢的影响。结果表明,在钴与二氧化锆物质的量比为0.16:1、钴与硼氢化钠物质的量比为1:5条件下制备的钴-硼/二氧化锆催化剂催化硼氢化钠水解制氢的速率最快。硼氢化钠水解制氢速率随催化剂用量的增加和反应温度的升高而增大,随搅拌转速的增加呈现先增大后减小的趋势。反应动力学计算出钴-硼/二氧化锆催化剂催化硼氢化钠水解对硼氢化钠的浓度属于零级反应。钴-硼/二氧化锆催化剂的硼氢化钠水解反应活化能为43.97 kJ/mol。     

自搅拌下CoB/SiO2催化剂催化硼氢化钠水解制氢研究

采用浸渍-化学还原法制备了硼化钴/二氧化硅（CoB/SiO₂）催化剂,并考察了其催化硼氢化钠水解制氢的性能。研究了二氧化硅粒径、硝酸钴与二氧化硅物质的量比、硝酸钴与硼氢化钠物质的量比等条件对催化剂性能的影响,进而考察了催化剂用量、搅拌转速、反应温度等条件对硼氢化钠水解制氢性能的影响。结果表明,在二氧化硅粒径为15 nm、硝酸钴与二氧化硅物质的量比为0.08∶1、硝酸钴与硼氢化钠物质的量比为1∶5条件下,制备的催化剂催化硼氢化钠水解产氢的速率为45.6 mL/（min·g）;因为催化剂粒径很小,伴随硼氢化钠水解产氢产生的动量可以完全消除外扩散速率的影响,搅拌转速对硼氢化钠水解速率的影响很小,硼氢化钠的水解速率随着催化剂用量的增加而增大;随着温度的升高,硼氢化钠的水解速率增大,硼氢化钠水解反应的表观活化能为48.54 kJ/mol,硼氢化钠反应级数为零;催化剂具有良好的重复使用性能和稳定性。     

晶化温度对Co_3O_4催化分解N_2O的性能影响

以乙酸钴为钴源,采用溶剂辅助水热法制备Co_3O_4复合金属氧化物。利用XRD、SEM、BET、H2-TPR、XPS、N_2OTPSR和O2-N_2O-TPSR等对催化剂的理化性质进行表征,在固定床微型反应器中评价催化剂催化分解N_2O活性,考察了晶化温度对催化剂催化分解N_2O活性的影响。结果表明,溶剂辅助水热法制备的Co_3O_4催化剂具有尖晶石结构,晶化温度影响催化剂形貌、氧化还原性能和催化分解N_2O活性。N_2O-TPSR和O2-N_2O-TPSR测试结果表明,表面吸附氧在Co_3O_4催化分解N_2O中起重要作用。其中,晶化温度为160℃制备的Co_3O_4催化剂氧化还原性能好,催化分解温度低,在反应气体组成(体积分数)为0.68%N_2O、0.88%O2、Ar为平衡气的(流量为80 mL/min)条件下,T10和T95分别为266℃和410℃。     

尖晶石型Mn_(1-x)M_xCo_2O_4柴油车尾气处理催化剂的制备及其应用

尖晶石型复合氧化物因具有独特的结构特征而成为相对理想的柴油车尾气处理催化剂。采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型Mn_(1-x)M_xCo_2O_4催化剂,通过X射线衍射(XRD)和程序升温氧化(TDO)等对Mn_(1-x)M_xCo_2O_4催化剂进行表征。结果表明,制备的样品Mn_(1-x)M_xCo_2O_4均为尖晶石型复合氧化物;掺杂Cu、Ce后,催化剂的氧化性能有不同程度的变化。在固定床微型反应器上对催化剂催化活性进行评价,结果表明,与纯MnCo_2O_4相比,Mn_(0.9)Ce_(0.1)Co_2O_4催化剂催化活性提高,Mn_(0.9)Cu_(0.1)Co_2O_4催化剂催化活性降低,但CO_2选择性增加。     

Cr掺杂的Co-B非晶态合金的制备及催化硼氢化钠水解制氢

采用化学还原法制备了三元非晶态Co-Cr-B纳米催化剂。采用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等测试方法对催化剂的形貌、结构、成分做了表征。通过排水法进行NaBH₄溶液水解产氢反应,测量了催化剂的催化性能。结果表明,当掺杂少量的Cr时,催化剂的粒径明显减小,比表面积明显增大,催化剂的性能提高。过量的Cr会导致出现过多的氧化物和Cr ³⁺,覆盖了催化剂表面活性位点,降低催化剂的性能。当Cr与Co物质的量比为0.005时,催化剂性能最佳。与纯Co-B相比,其对硼氢化钠水解产氢速率提高了2倍。此外,研究了催化剂用量、NaBH₄浓度、反应温度、NaOH浓度等因素对NaBH₄溶液水解产氢反应的影响。     

复合TiO_2纳米管材料光催化裂解水产氢研究进展

光催化裂解水是目前制取清洁能源氢气的热点研究方向。本文简述了Ti O_2纳米管及其掺杂改性技术在光催化裂解水制氢领域的发展。分析表明Ti O_2纳米管阵列的表面形貌对光催化产氢的效率方面起着非常重要的作用,采用两步或多步电化学阳极氧化制备的高度规整的Ti O_2纳米管表现出比一步阳极氧化制备的Ti O_2纳米管更高的产氢效率。非金属元素掺杂Ti O_2纳米管、能带宽度减小、染料敏化向Ti O_2纳米管导带注入激发电子,都能促使吸收光红移。掺杂金属离子能有效促使Ti O_2纳米管电子-空穴对分离。Ti O_2纳米管同窄能带的半导体复合使其吸收光红移,同时能有效地分离电子-空穴对。这些方法都能有效提高产氢效率。最后评述了将多种修饰方法有机结合起来制备催化剂是目前裂解水制氢的一个重点研究方向。     

Mo掺杂的Ni-B非晶态合金的制备及催化硼氢化钠水解制氢

采用化学还原法制备了非晶态Mo-Ni-B催化剂,并用于硼氢化钠水解制氢。通过XRD、SEM、EDX测试证明,Mo-Ni-B为非晶态、均匀的小球状纳米颗粒,平均粒径约30-40nm。硼氢化钠水解制氢性能表明,Mo掺杂后Ni-B的催化活性有所改善,当Mo与Ni的物质的量比为0.04时,该催化剂表现出最好的催化活性。影响因素实验证明,Mo-Ni-B催化Na BH4水解制氢,其产氢速率与体系温度及催化剂用量呈正比,但受硼氢化钠浓度的影响不大。     

NiCoP/NSRGO复合材料的制备及其电催化性能研究

采用简单的水热法制备了大比表面积的层状磷化钴镍/氮、硫双掺杂还原氧化石墨烯(NiCoP/NSRGO)复合催化剂。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征;利用线性扫描伏安法、循环伏安法和电化学阻抗谱对催化剂进行电化学测试。结果表明,Ni CoP/NSRGO复合催化剂具有良好的催化性能,在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中,Tafel斜率仅为32 m V/dec;当电流密度为10 m A/cm~2时,仅需要110 m V的过电位。     

铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢性能研究

采用浸渍-还原法制备了铁、钴、镍、铜和锌催化剂,考察了其催化氨硼烷水解产氢性能,并优化了钴催化剂的制备条件和反应条件。结果发现,铁催化剂中铁以Fe₂B合金相存在,钴催化剂中钴以金属钴存在,镍催化剂中镍以金属镍和Ni（OH）₂·2H₂O存在,铜催化剂中铜以金属铜和氧化亚铜存在,锌催化剂中锌以Zn₄SO₄（OH）₆·4H₂O存在。铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢活性由大到小顺序为钴催化剂、镍催化剂、铜催化剂、铁催化剂、锌催化剂。显然,具有金属钴相的钴催化剂、金属镍相的镍催化剂和金属铜相的铜催化剂催化氨硼烷产氢活性高于具有Fe₂B合金相的铁催化剂。锌催化剂在制备条件下不能被还原为金属相,它几乎没有催化氨硼烷产氢活性。氯化钴与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1∶1.3、还原温度为303 K时制备的钴催化剂催化BH₃NH₃水解产氢性能最佳。反应动力学计算表明钴催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对氨硼烷浓度的反应级数为零级,对钴催化剂浓度的反应级数为一级,活化能为58 kJ/mol。     

三维WO3/rGO复合物的制备及光解水制氢性能研究

通过水热法制备出WO₃/rGO复合物用于可见光下光解水制氢。采用XRD和SEM表征手段对复合物组成、形貌进行研究,同时进行光解水制氢性能测试并对其机理进行探讨。研究结果表明,WO₃样品呈海草状,具有丰富的空隙,可以更大程度上提升光解水制氢性能,WO₃/rGO复合物与未复合石墨烯的WO₃样品比较,其形貌没有明显变化。并且还原氧化石墨烯(rGO)的导电性在提高光感应电荷载流子分离效率中也起着关键作用。WO₃/rGO复合物产氢速率为236μmol/h,而WO₃样品的产氢速率为212μmol/h,氧化石墨与WO₃复合后样品对光解水制氢性能得到提升。增强的光解水制氢性能归因于rGO的优异电导率和WO₃/rGO复合物纳米结构的协同作用。     

可见光增强g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂的催化产氢性能

通过水热法制备了具有可见光增产氢高性能的g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂,采用XRD、TEM、SEM和EDS等分析样品的组成和形貌结构。催化产氢结果表明,光照条件下g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的催化产氢活性,TOF值高达58.2 min~(-1),通过拟合温度动力学曲线,得到了催化反应的活化能为15.73 kJ·mol~(-1)。对样品进行UV-vis和PL测试发现,g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的光能利用率和电子-空穴分离率,并进一步阐述了光能促进催化产氢的作用机理。     

Ni负载量对煤油水重整制氢催化剂性能的影响

采用等体积分步浸渍法,以γ-Al_2O_3为载体制备NiLaLi/Al_2O_3催化剂,并在自制装置研究不同Ni负载量对NiLaLi/Al_2O_3催化剂催化性能的影响。采用SEM及BET对NiLaLi/Al_2O_3催化剂的形貌及结构进行表征。结果表明,NiLaLi/Al_2O_3催化剂对煤油水重整制氢有较好的催化性能,并且NiLaLi/Al_2O_3催化剂的比表面积和孔容随着Ni负载量的增大而减小。当Ni的负载质量分数为10%时,煤油水重整制氢的平均氢产率为12.75mol·mol~(-1)。     

硼化钴/石墨烯非晶合金催化剂制备及性能研究

采用载体浸渍、真空干燥和化学还原相结合的方法制备了硼化钴/石墨烯负载型非晶催化剂,系统研究了催化剂在硼氢化钠水解制氢中的催化活性。扫描电镜(SEM)表征表明,硼化钴活性粒子高度分散于石墨烯载体表面,硼化钴纳米粒子的团聚现象得到有效抑制。SEM-EDS(能谱)元素分析表明,硼化钴非晶合金可以在石墨烯表面高效生成,其中钴与硼的原子数比约为2∶1。硼氢化钠水解制氢实验表明,硼化钴/石墨烯负载型非晶催化剂在25℃时催化硼氢化钠水解制氢速率可达252.2 m L/(min·g)。化学反应动力学实验表明,基于硼化钴/石墨烯负载型非晶催化剂催化硼氢化钠水解制氢的反应属于一级反应,其表观活化能约为47.87 k J/mol。     

不同还原剂对Ag@Fe_3O_4催化剂微观结构与催化性能的影响

采用共沉淀法制备了磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后以硼氢化钠和水合肼两种还原剂制备了一系列Ag@Fe_3O_4负载型催化剂,并系统考察了该催化剂在对硝基苯酚还原中的催化性能。XRD和SEM表征表明,Fe_3O_4负载的Ag纳米粒子属于晶态结构,且硼氢化钠还原得到的Fe_3O_4负载银粒子分布更加均匀,尺寸明显更小。对硝基苯酚催化还原实验表明,在相同的制备条件下硼氢化钠还原制备的Ag@Fe_3O_4催化剂较水合肼还原得到Ag@Fe_3O_4催化剂具有更高的催化活性,这主要源于硼氢化钠还原得到负载银粒子具有更加优化的微观结构和分布状态。     

不同还原剂对Ag@Fe_3O_4催化剂微观结构与催化性能的影响

采用共沉淀法制备了磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后以硼氢化钠和水合肼两种还原剂制备了一系列Ag@Fe_3O_4负载型催化剂,并系统考察了该催化剂在对硝基苯酚还原中的催化性能。XRD和SEM表征表明,Fe_3O_4负载的Ag纳米粒子属于晶态结构,且硼氢化钠还原得到的Fe_3O_4负载银粒子分布更加均匀,尺寸明显更小。对硝基苯酚催化还原实验表明,在相同的制备条件下硼氢化钠还原制备的Ag@Fe_3O_4催化剂较水合肼还原得到Ag@Fe_3O_4催化剂具有更高的催化活性,这主要源于硼氢化钠还原得到负载银粒子具有更加优化的微观结构和分布状态。