碱性电催化析氢催化剂的研究进展

电解水制氢是零碳排放氢经济的必要前提。碱性环境下的电催化析氢反应（HER）是电解水技术主要的能量转换过程之一。然而由于碱性析氢反应机理仍处于争论中,严重影响了催化剂的优化设计。本文基于当前碱性HER反应机理的认知,总结多种催化材料对碱性HER催化性能的研究进展,并展望了未来发展的方向。     

CoP_3和CoSP_3自支撑纳米线阵列的电催化析氢性能

为开发廉价高效的电解水析氢催化材料,采用水热和气氛热处理法在碳纤维纸(carbon fiber paper,CFP)表面制备出了均匀生长的CoP_3和CoSP_3纳米线阵列(CoP_3NWs/CFP和CoSP_3NWs/CFP)。应用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析其物相和微观形貌,并测试其在酸性溶液中的析氢催化性能,从电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)和电化学活性面积(electrochemically active surface area,ECSA)两方面分析了CoSP_3NWs/CFP具有优异催化性能的原因。结果表明,CoSP_3具有比CoP_3更高的本征催化活性,CoSP_3NWs/CFP仅需要89mV和129mV的过电位即能驱动10mA/cm2和100mA/cm2的析氢电流密度,其Tafel斜率值为40.3mV/dec,并展现出良好的析氢稳定性。     

纳米花状MoS_2的水热法合成及其电催化析氢性能

为了制备低成本、高性能的非铂析氢电催化剂,以四水合钼酸铵((NH_3)_6Mo_7O_(24)·4H_2O)和L-半胱氨酸(HSCH_2CH(NH_2)COOH,L-CYS)为原料,采用水热法于200℃下反应24h,制备出纳米花状MoS_2。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及能谱仪(EDS)等手段对纳米花状MoS_2的微观结构、形貌、组成进行表征,同时,测试评价2种MoS_2催化剂在酸性条件下电催化析氢性能。结果表明,通过该方法本文制备的纳米花状MoS_2电催化剂表现出优于市购MoS_2的析氢电催化活性。纳米花状MoS_2电催化剂表现出更优析氢电催化活性可归因于其暴露出较多边角结构及高活性晶面。     

重油催化裂解催化剂的开发与应用

0 前言重油催化裂解(水蒸气转化)用的催化剂是决定煤气性质、制气设备大小、工艺操作条件、装置操作性能和负荷变动性能的关键因素。早在20多年前,由本单位与上海公用事业研究所共同开发了一种重油催化裂解用的镍催化剂,从而确立了重油催化裂解的工业和设备,建设了大型重油催化裂解     

FHUDS-2催化剂用于镇海混合油深度加氢脱硫的研究

在小试装置上,采用镇海混合油评价了工业催化剂FHUDS-2的深度加氢脱硫性能,同时考察了混合油中硫化物在FHUDS-2催化剂上的转化规律。结果表明:4,6-二甲基二苯并噻吩类(4,6-DMDBTs)硫化合物在产品中所占比例逐渐提高,对反应温度敏感性低,是原料油中最难脱除的含硫化合物;FHUDS-2催化剂具有优异的深度及超深度加氢脱硫性能,在氢分压6.4MPa,体积空速1.5h-1,氢油比500,反应温度360～370℃或者在反应温度360℃,氢分压6.4MPa,氢油比500,体积空速1.0～1.5h-1条件下,都能生产出硫含量符合欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准的低硫和超低硫柴油。     

硫化铁纳米晶的可控制备及其电催化析氢特性

为了获得较好的电催化析氢性能,以油酸铁为铁源,硫粉溶于油胺中作为硫源,通过控制反应条件合成不同形貌的Fe_3S_4。具有粒子形貌的Fe_3S_4与质量分数为40%的炭黑混合后形成的硫化铁纳米晶具有最优的电化学催化活性。在析氢反应中,当电流密度达到10 mA/cm~2时,过电位为234 mV, Tafel斜率为213 mV/dec。同时,具有粒子形貌的Fe_3S_4纳米晶材料展现出较为优异的电化学稳定性。因此,可控制备的具有粒子形貌的Fe_3S_4纳米晶材料是一种有应用前景的析氢电催化剂。     

Fe掺杂对Ni基催化剂催化甲烷干重整的影响

为了阐明甲烷在Ni基催化剂上脱氢机理和探究Fe掺杂对Ni基催化剂催化甲烷解离的作用,研究了甲烷及其解离产物在Ni₃Fe催化剂上吸附情况,得到甲烷解离过程中在金属表面的各吸附质最稳定吸附构型和各组吸附质最稳定共吸附构型,从而得出各步反应的反应能垒、反应能和不同温度下速率常数,初步揭示了Ni₃Fe双金属催化剂上甲烷脱氢反应机理,证明Fe掺杂可以提高Ni基催化剂催化甲烷解离的催化活性。     

稀土对NiCoS合金相貌及析氢催化性能的影响

本文采用水热合成法制备出柱状Ni CoS合金,用SEM观察试样相貌,用XRD探测试样物相,用自制析氢装置研究不同稀土添加量对催化析氢性能的影响。结果显示当稀土添加量为1g时,合金的形貌为柱状,其催化析氢速率是不添加稀土时的4.2倍。     

Fe-PNP螯合物催化酮氢化反应机理的DFT研究

本文采用密度泛函理论(DFT),对Fe-PNP螯合物催化酮氢化反应机理作了深入的理论研究。利用密度泛函理论中的B3LYP方法对反应物、产物、过渡态(TS)的几何构型进行全参数优化,并通过振动频率分析确认各稳定点和过渡态的真实性。计算结果表明,整个催化循环主要有三个步骤:(1)负氢转移过程;(2)一分子氢气异裂加成过程;(3)负氢转移同时Fe-O断裂生成醇并使催化剂再生过程。整个催化过程决速步骤是氢异裂加氢过程,氢异裂加氢反应过程的活化能垒为52.6kJ mol^(-1),放出热量76.2kJ mol(-1),放出热量76.2kJ mol^(-1)。     

生物质基泡沫材料的制备和应用进展

介绍了生物质基泡沫材料作为一种新型、环保、性能优异的可降解材料,国内外不同用途的生物质基泡沫材料的制备和应用进展。重点研究了近年来生物质基聚氨酯泡沫材料在工业化应用中的最新进展,并对其各自优势进行比较。最后,对生物质基泡沫材料的发展前景进行了展望。