Ni/CrN高效电催化剂的制备及其析氢催化性能

氢能是一种具有高能量密度的清洁能源,如何有效的开发绿氢技术是当前社会首要解决的问题,而研发高效稳定的电解水产氢技术的电催化剂是一种可行性的方式,对促进氢能经济的发展具有重要的意义。通过水热-高温热解两步法合成了一种氮化铬支撑镍纳米颗粒的催化剂(Ni/CrN)。利用XRD、XPS、SEM以及TEM等测试手段对催化剂的形貌及结构进行表征,并在碱性环境下对催化剂进行电催化析氢性能的研究。结果表明,Ni/CrN形成了具有珊瑚状的微观结构,优化了电子结构,并且表现出了优异的析氢反应(HER)催化性能,在10 mA/cm²的电流密度下,Ni/CrN催化剂仅有66 mV的过电位和47 mV/dec的Tafel斜率,十分接近商业的Pt/C催化剂的析氢性能。在10 mA/cm²电流密度的循环稳定性测试中,Ni/CrN表现出比商业Pt/C电极更优越的催化稳定性。     

Ni2P/TiO2上噻吩加氢脱硫性能研究

在10%H2/N2流动气氛下,用程序升温还原方法由相应的磷酸盐合成了二氧化钛负载磷化镍(Ni2P/TiO2)催化剂,用X射线衍射(XRD)、低温N2吸附(BET)等技术对催化剂的结构和性质进行了表征,在高压连续流动固定床反应装置上以噻吩为模型化合物,考察该催化剂的制备条件对其加氢脱硫性能的影响.结果表明,由Ni/P摩尔比为1/2和1/3的前驱体制备的催化剂表面仅出现Ni2P物相;由Ni/P摩尔比为1/1的前驱体制备的催化剂表面出现的主要物相为Ni2P,同时还存在少量Ni12P5相.催化剂的比表面积随前驱体中Ni和P含量的增加而减小.在温度370℃,压力3.0 MPa,VHSV为2 h-1,氢油比(v/v)为450的反应条件下,由Ni负载量为15%(wt)、Ni/P摩尔比为1/2的前驱体所制得Ni2P/TiO2催化剂对含硫0.1%(wt)油具有接近100%的脱硫转化率,并有良好的稳定性.加氢脱硫反应工艺条件研究结果表明:压力、液时进料体积空速以及氢油比对Ni2P/TiO2催化剂对噻吩加氢脱硫性能影响在较宽的范围内变化不大.反应温度对该催化剂上的噻吩加氢脱硫反应的影响较大,当反应温度高于300℃,催化剂对噻吩加氢脱硫性能达到接近100%的脱硫率.     

磷化铁的制备及其电催化析氢和析氧性能研究

磷化铁是一种高效析氢和析氧催化剂,为了提高其催化性能,制备了具有多孔结构和均一形貌的FeP,并对其进行了电催化性能分析。分别在酸性和碱性溶液中考察了该催化剂的析氢催化性能,结果表明,该催化剂在碱性测试环境中的催化活性优于酸性条件下的催化活性。另外,在碱性测试环境中,FeP催化剂也表现出很好的析氧催化性能,当电流密度达到10 m A/cm2时,需要的过电位为380 m V,并且具有较小塔菲尔值,约为73 m V/dec。此外,该催化剂还表现出很好的催化稳定性。     

磷化镍的制备、表征及其催化性能研究进展

原油的劣质化和环保法规的日益严格使馏分油的加氢精制技术面临严峻挑战,近年来,磷化镍（Ni2P）由于具有优异的加氢脱硫和加氢脱氮性能已成为新型催化加氢材料研究的焦点。本文综述了Ni2P的制备、表征和催化性能方面的研究进展。磷化氢还原法、次磷酸盐还原法和氢气等离子体还原法可在较低温度下制备高活性Ni2P催化剂。扫描透射电镜表明Ni2P（0001）表面有Ni3P和Ni3P2两种可能的终端结构。Ni3P终端的Ni是四方锥型结构,有解离H吸附;而Ni3P2终端的Ni是四面体型结构,无解离H吸附,这表明四方锥型的Ni活性点具有高反应活性。从目前的研究看,Ni2P是具有潜在应用前景的一种新型加氢精制催化材料。     

载体对镍基催化剂CH4/CO2重整反应性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/BaTiO3、Ni/Al2O3和Ni/BaTiO3-Al2O3催化剂,对催化剂进行表征,并与催化剂活性相关联.发现与单一载体催化剂相比,具有适当比例组成的Ni/BaTiO3-Al2O3催化剂有更为优越的催化性能.结果表明Ni/BaTiO3-Al2O3催化剂有较大的比表面积;复合载体在制备过程中发生了反应,所生成的BaAl2O4可以阻止γ-Al2O3的相变并极大的提高了载体的热稳定性.     

Fe/γ-Al2O3催化剂上CO同时还原NO和SO2研究

研究了不同载体(γ - Al2O3 HZSM -5、TiO2、SiO2和MgO)负载Fe催化剂上CO还原NO反应及CO同时还原NO和SO2反应.结果表明,Fe/γ - Al2O3催化剂对CO与NO反应具有良好的催化活性,但随着反应时间的延长,催化剂很快失活;在CO和NO反应中加入SO2,可以明显改善Fe/γ-Al2O3催化剂对CO还原NO反应的活性稳定性;O2和H2O对催化剂活性的影响较大,CO2对催化剂的影响较小.XRD结果表明,FeS2是催化剂的活性中心,在CO与NO反应后,FeS2转变为催化惰性的Fe7S8而导致催化剂活性下降;在CO与NO及SO2反应体系中引入O2后,Fe/γ - Al2O3催化剂上的活性组分FeS2被氧化为Fe2O3,导致催化剂失活.     

Ni2P/SiO2催化剂制备及其乙酸加氢制乙醇催化性能评价

通过等体积浸渍和N₂气流中热处理过程制备了系列氧化硅负载过渡金属磷化物催化剂,经乙酸加氢制乙醇反应实验和动力学分析评价催化剂性能。研究结果表明,随着反应温度从280℃升高到340℃,乙酸转化率和乙醇选择性均逐渐提高。随着催化剂制备的P/Ni摩尔比从2：1增大到4：1,催化剂活性和乙醇选择性均先增大后减小,P/Ni摩尔比为3：1催化剂性能较佳。250℃热处理制备催化剂的催化性能优于200℃及300℃。Ni₂P/SiO₂催化剂活性和乙醇选择性均高于Co₂P/SiO₂催化剂。用次磷酸钠作为磷补充源制备催化剂的性能优于次磷酸钾。采用较佳条件下制备的Ni₂P/SiO₂催化剂,在温度340℃、压力2.0 MPa、氢酸进料量比10：1、质量空速0.4 h^-1条件下进行乙酸加氢反应,乙酸转化率为100%,乙醇选择性达到74.56%,并且适当升高反应温度会进一步提高乙醇选择性。     

工艺条件对Ni/A12 O3和Ni/CeO2-A12O3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响

采用共沉淀法制备γ-A12O3载体和不同Ce添加量的CeO2-A12O3载体,然后用浸渍法制备Ni负载质量分数10%的Ni/γ-A12O3和Ni/CeO2-A12O3催化剂.在固定床微反装置中考察了反应温度、原料气配比和CH4空速等工艺条件对Ni/γ-A12O3和Ni/Ce30A170Oδ催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响.结果表明,添加Ce的催化剂催化性能有较大提高,在Ni/Ce30A170O3催化剂上,反应温度750 ℃时,CH4转化率94.3%,与Ni/A12O3催化剂相比,提高20%.Ni/γ-A12O3和Ni/CeO2-A12O3催化剂的CH4转化率均随反应温度的升高而增大.原料气中n(O2):n(CH4)和n(H2O):n(CH4)的增加均能提高各催化剂的CH4转化率.但n(O2):n(CH4)和n(H2O):n(CH4)的变化对各催化剂的催化性能的影响不同.随着n(O2):n(CH4)的增大,产物中n(H2):n(CO)降低,n(CO2):n(CO CO2)升高;而n(H2O):n(CH4)增大时,产物n(H2):n(CO)和n(CO2):n(CO CO2)均升高.随着CH4空速的增加,Ni/A12O3催化剂上CH4转化率、n(H2):n(CO)和n(CO2):n(CO CO2)均较大程度下降;而在Ni/Ce30A170Oδ催化剂上,随着CH4空速的增加,CH4转化率、n(H2):n(CO)和n(CO2):n(CO CO2)变化不大.     

化学镀法制备Ni3P/γ-Al2O3及其催化苯酚加氢脱氧性能

采用浸渍-化学镀的方法,经磷酸刻蚀合成出了Ni_3P/γ-Al_2O_3催化剂。实验考察了P与Ni物质的量比(P/Ni比)、络合剂种类、柠檬酸钠与镍的物质的量比(TSC/Ni比)以及不同种类和不同时间的酸处理对催化剂物相结构的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、N_2-物理吸附和NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)对制备的催化剂进行表征,并以苯酚的十氢萘溶液(质量分率为1%)为原料考察了磷酸刻蚀前后催化剂的加氢脱氧反应性能。结果表明:选取P/Ni比为6,按照TSC/Ni比为1的比例添加柠檬酸钠作为络合剂,经磷酸刻蚀12 h后可获得纯相Ni_3P/γ-Al_2O_3催化剂。与刻蚀前相比,磷酸刻蚀后的催化剂酸性增强,表现出更高的低温加氢脱氧活性,150℃苯酚的转化率由65.5%提高到99.0%,环己烷选择性提高一倍;250℃时苯酚已完全转化,环己烷选择性高达98.7%。     

表面磷酸化CeO2选择性还原NO及其碱金属耐受性

以Ce(NO3)3·6H2O和(NH4)3PO4·3H2O为原料，采用浸渍法制备了磷酸化CeO2催化剂，并考察了磷酸化CeO2催化剂以NH3为还原剂选择性催化还原NO（NH3-SCR）的脱硝性能。运用XRD、N2吸脱附、XPS、NH3-TPD、原位红外对催化剂的理化性质进行表征。结果表明，磷酸化CeO2催化剂在250~500℃范围内NO的转化率达到了90%以上，且在碱金属和碱土金属中毒后，磷酸化CeO2催化剂在300~400℃范围内NO的转化率仍保持在80%以上。磷酸化CeO2催化性能的增强可归因于酸位点数量的增加，尤其是布朗斯台德酸位点数量的增加，同时提高Ce物种的还原性并产生更多的化学吸附氧。当碱金属沉积在催化剂上时，碱金属将被诱导迁移到磷酸化CeO2的表面与Ce—O—P碱捕获位点结合，从而阻止碱金属攻击Ce活性位点。     

Al2O3-ZrO2负载Ni2P催化剂加氢脱硫脱氮活性

采用浸渍-沉淀法制备Al2O3-ZrO2复合氧化物,通过程序升温还原法制备Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱技术对载体和催化剂进行表征,并以噻吩加氢脱硫、吡啶加氢脱氮反应为探针考察复合氧化物对Ni2P催化剂加氢活性的影响。结果表明,在Al2O3表面引入少量ZrO2,既保持了γ-Al2O3大比表面积的结构优势,又减少了P或Ni与Al2O3表面的接触,促进Ni2P的形成。载体中ZrO2质量分数20%的Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂活性最高,载体焙烧温度过高会导致催化剂活性下降。     

石墨烯/Sr2Ni0.4Co1.6O6复合材料的制备及其性能

通过溶胶-凝胶法合成了双钙钛矿型氧化物Sr_2Ni_(0.4)Co_(1.6)O_6、通过改性Hummers还原方法制备出薄层石墨烯,并制备单一物质和两者复合材料的双功能氧电极,用于测试其氧催化性能。采用XRD、EDS、SEM、FTIR对样品进行表征。结果显示:Sr_2Ni_(0.4)Co_(1.6)O_6均匀地分布于薄层石墨烯片层表面。电化学性能测试结果表明:单一Sr_2Ni_(0.4)Co_(1.6)O_6和薄层石墨烯的氧还原反应(ORR)最大电流密度分别为0.1830、0.1516A/cm~2 (–0.6Vvs.Hg/Hg O),氧析出反应(OER)最大电流密度分别为0.2677、0.1174 A/cm~2 (1 V vs. Hg/HgO)。当薄层石墨烯添加量占复合催化剂质量的10%时,复合催化剂的氧催化性能最佳,ORR最大电流密度为0.2901 A/cm~2(–0.6Vvs.Hg/Hg O),OER最大电流密度为0.3905 A/cm~2 (1 V vs. Hg/HgO),明显高于单一催化剂。     

Fe/γ-Al2O3催化剂上CO同时还原NO和SO2研究

研究了不同载体(γ-Al₂O₃、HZSM-5、TiO₂、SiO₂和MgO)负载Fe催化剂上CO还原NO反应及CO同时还原NO和SO₂反应。结果表明,Fe/γ-Al₂O₃催化剂对CO与NO反应具有良好的催化活性,但随着反应时间的延长,催化剂很快失活;在CO和NO反应中加入SO₂,可以明显改善Fe/γ-Al₂O₃催化剂对CO还原NO反应的活性稳定性;O₂和H₂O对催化剂活性的影响较大,CO₂对催化剂的影响较小。XRD结果表明,FeS₂是催化剂的活性中心,在CO与NO反应后,FeS₂转变为催化惰性的Fe₇S₈而导致催化剂活性下降;在CO与NO及SO₂反应体系中引入O₂后,Fe/γ-Al₂O₃催化剂上的活性组分FeS2被氧化为Fe₂O₃,导致催化剂失活。     

CuSO_4-CeO_2/TS催化氧化NO及其抗H_2O和SO_2毒化性能

采用共沉淀法制备了载体TiO2-SiO2(TS),用浸渍法制备了催化剂CuSO4-CeO2/TS,考察了组分配比、焙烧温度等制备条件和反应温度、NO进口浓度、O2含量、空速等操作条件对其催化氧化NO活性的影响及其抗H2O和SO2毒化的能力,对载体和催化剂分别进行了分析.结果表明,在最佳条件下制备的催化剂,在反应温度350℃、进口NO浓度500×10-6(φ)及O2浓度8%(φ)、空速10000h-1条件下,NO转化率可达67.5%,能满足NOx高效吸收的要求.但因NO催化氧化过程的反应温度和O2含量均较高,其抗SO2和H2O毒化能力低于NO催化还原过程.     

黏结剂对柴油车用V2O5- WO3/TiO2催化剂选择性催化还原性能的影响

采用偏NH4VO3和TiO2为前驱体制备选择性催化还原(SCR)催化剂涂层所需浆料,将浆料浸涂在蜂窝陶瓷载体上,得到整体涂覆式SCR催化剂.研究了SiO2溶胶、H3PO4及H3NO3对催化剂涂层耐久性及活性的影响.在模拟评价装置上对催化剂活性进行了评价.结果表明,SiO2溶胶和H3PO4对催化剂涂层耐久性具有明显改善作...     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的SiO₂-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH₃-程序升温脱附和H₂-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800) ℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面SiO₂聚集,暴露的Al³⁺增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400 ℃时,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

镍盐的焙烧温度对Ni-Cu/ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢中的影响

以Na2CO3为沉淀剂,在pH为9的沉淀条件下,采用并流沉淀法制备催化剂载体,考察了催化剂的活性组分前驱体Ni(NO3)2的焙烧温度(550、650和750℃)对Ni-Cu/ZrO2-CeO2-Al2O3在甲烷自热重整制氢反应的影响,并采用SEM方法表征了催化剂的表面结构。结果表明,Ni(NO3)2的焙烧温度对Ni-Cu/ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂上的NiO颗粒分散性及催化剂的低温活性有很大的影响,650℃焙烧生成的催化剂上的NiO颗粒较小,分布均匀,分散性好,在反应温度650～850℃内,该催化剂的活性明显高于焙烧温度为550℃和750℃制备的催化剂。     

Ni改性Mo2C/Al2O3催化剂在逆水气变换反应中的应用

以掺杂分子筛的大孔氧化铝为载体，添加Ni作为改性助剂，通过共浸渍和程序升温碳化法制备了Mo2C/Al2O3和Ni-Mo2C/Al2O3催化剂。采用XRD、TEM和N2吸附-脱附等手段对催化剂晶体结构、微观形貌及孔结构等性质进行表征，考察了其在逆水气变换反应中的性能。XRD结果表明，Ni改性后的催化剂MNCAS在23.2?、30.2?、40.8?、43.1?、45.4?、51.6?、59.6?、62.7?和71.0?处出现了Ni3Mo3N的特征衍射峰，这可能是Ni的加入导致碳含量不足所致。TEM的结果也表明，在MNCAS催化剂中出现了Ni3Mo3N的0.21nm、0.22nm和0.27nm的晶格间距，Ni的加入有效改善了Mo2C的聚集现象。N2吸附-脱附表明催化剂具有良好的介孔结构。反应评价结果表明，催化剂MCAS对逆水气反应有较高的催化活性，CO选择性为93.87 %，Ni改性后的MNCAS-8催化剂向甲烷选择性转变，在低温段甲烷选择性达到84.37 %，这是由于Ni加入后生成的Ni3Mo3N有更高的甲烷选择性。     

Catalytic methanation of syngas over Ni-based catalysts with different supports

Co-precipitation method was selected for the preparation of Ni/Al2O3, Ni/ZrO2 and Ni/CeO2 catalysts, and their performances in methanation were investigated in this study. The structure and surface properties of these catalysts were characterized by BET, XRD, H2-TPD, TEM and H2-TPR. The results showed that the catalytic activity at low temperature followed the order:Ni/Al2O3>Ni/ZrO2>Ni/CeO2. Ni/Al2O3 catalyst presented the best catalytic performance with the highest CH4 selectivity of 94.5%. The characterization results indicated that the dispersion of the active component Ni was the main factor affecting the catalytic activity and the one with higher dispersion gave better performance.     

多孔ZSM-5沸石负载Ni2P催化剂对苯乙炔的选择性加氢性能

以酸性多孔ZSM-5沸石(HZSM-5-M)和高比表面积的氧化硅(SiO2)为载体，采用等体积浸渍法制备了负载Ni2P催化剂(Ni2P/HZSM-5-M和Ni2P/SiO2)，对比研究了它们在苯乙炔选择性加氢反应中的催化性能。采用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、H2-TPR、SEM和TEM对载体及其负载的Ni2P催化剂进行了表征。催化剂活性结果为：当反应时间为2 h，苯乙炔在Ni2P/HZSM-5-M催化剂的转化率为98.5%，而在Ni2P/SiO2催化剂上仅为45.6%。说明Ni2P/HZSM-5-M催化剂的加氢活性显著高于Ni2P/SiO2催化剂。这是因为，与Ni2P/SiO2催化剂相比，在Ni2P/HZSM-5-M催化剂上形成了小颗粒的Ni2P活性相。同时，Ni2P/HZSM-5-M催化剂的活性具有良好的重复性。