活性炭负载壳聚糖络合铂配合物催化硅氢加成反应

以活性炭为载体,将壳聚糖(CS)负载到活性炭上得到复合载体,利用CS对Pt的螯合作用,制备活性炭负载CS络合Pt配合物催化剂(AC—CS—Pt),并考察了AC—CS—Pt催化剂催化烯烃与三乙氧基硅烷加成反应性能。采用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TG)对AC—CS—Pt进行了表征,结果表明Pt与CS氨基N原子配位形成Pt—N配位键。对辛烯硅氢加成反应,AC—CS—Pt催化剂显示高活性和极好的产物选择性,β-加成产物的选择性达99%;具有良好的重复使用性能,AC—CS—Pt催化剂经简单过滤分离后,可连续使用14次而活性没有明显下降。     

煤高温快速液化过程中的单原子与双原子氢转移机理

氢转移对煤的加氢液化至关重要,理解氢转移机理对于改善煤液化过程具有重要意义。在微型反应釜中通过考察氢气的溶解、溶剂类型以及不同类型催化剂对煤高温快速液化的影响,揭示了煤高温快速液化过程中单原子氢和双原子氢的转移机理。结果表明,在以四氢萘、氢气为条件的高温快速液化过程中,主要的活性氢来源于溶剂所提供的单原子;在以四氢萘、氮气为条件的高温快速液化过程中,不同催化剂对溶剂提供单原子氢的影响不同。在以四氢萘和萘、氢气为条件的高温快速液化过程中,双原子氢基本未参与液化反应,溶解并不是其参与液化反应的主要影响因素。以萘为溶剂、氢气气氛下的高温快速液化过程中,双原子氢参与反应需要一定的时间。在以萘或四氢萘、氢气为条件的高温快速液化过程中通过加入一定量的催化剂,可以促使双原子氢快速参与反应。     

电沉积Ni-S-Co/ZrO_2复合电极及其催化析氢性能

在镀液中悬浮粒径为200～400 nm的ZrO2固体颗粒,以电沉积方法制备了Ni-S-Co/ZrO2复合电极。XRD和SEM测试结果表明,沉积层由非晶态的Ni、Co、S和单斜晶型的ZrO2粒子组成。镀层表面呈团粒状结构,无裂隙,与基体结合牢固。电化学测试结果表明,25℃时,Ni-S-Co/ZrO2复合电极在质量分数28%NaOH水溶液中,在电流密度100 mA/cm2下的超电势为145 mV,与未复合纳米ZrO2粒子的Ni-S-Co电极相比降低了50 mV。表明超细ZrO2的掺入有效提高了电极对析氢反应的催化效果。实验表明,沉积的最佳电流密度为70 mA/cm2,最适宜的ZrO2用量为15 g/L,采用Ni-S-Co作为过渡层可以显著改善复合镀层与基体的结合。     

活性炭负载镍析氢电催化剂的制备和表征

采用化学还原法制备了以椰壳活性炭(AC)为载体的Ni/AC电催化剂。运用SEM和XRD对Ni/AC电催化剂的形貌和结构进行了分析。研究了镍负载量、制备温度和还原剂N2H4与Ni2+的摩尔比对Ni/AC电催化剂析氢催化活性的影响。结果表明,负载在活性炭上的镍为面心立方晶系,其镍的负载量、制备温度和N2H4(还原剂)/Ni2+摩尔比对Ni/AC电催化剂的析氢催化活性有显著的影响。     

Pt-CS负载物催化硅氢加成反应的研究

通过壳聚糖负载铂制备了一种硅氢加成反应用多相催化剂(Pt-CS);并采用聚醚F-6与低含氢硅油的硅氢加成反应体系,比较了不同铂含量的Pt-CS负载物与氯铂酸异丙醇溶液的催化活性。结果表明,当Pt-CS负载物中的铂含量与均相催化剂相当时,其催化活性不如均相催化剂;Pt-CS负载物中的铂含量约为均相催化剂的12倍时,反应达到平衡所需的时间比采用均相催化剂时缩短了1 h;其催化活性与均相催化剂接近,重复使用13次后,催化活性没有明显下降。     

大连化物所单原子催化研究取得进展

正近日,中国科学院大连化学物理研究所张涛院士团队与美国亚利桑那州立大学刘景月教授(该所千人计划)一起合作,在单原子催化研究领域取得新进展。首次将Pt/Fe Ox单原子及准单原子催化剂用于含有不饱和取代基团的芳香硝基化合物的选择加氢反应,在温和反应条件下(40℃,氢气压力0.3 MPa)获得了极高的活性和选择性。以3-硝基苯乙烯选择加氢为例,其TOF值达到1500 h-1,比文献中报道的最优催化剂的活性高20倍;氨基苯乙烯选择性接近99%,是目前所报道的Pt基催化剂中的最高值,而且催化剂可磁性分离、具有良好的循环稳定性和底物普适性。单原子和准单原子优异的催化性能可归结于催化剂中孤立的带正电的Pt活性位,这些活性位有利于硝基的优先吸附并同时抑制C=C的加氢。该工作于近期发表于     

过渡金属（Fe、Co和Ni）单原子电催化剂在二氧化碳催化中的研究进展

电化学可将二氧化碳(eCO₂RR)转化为高附加值的含碳化学物,实现温室气体的循环利用,因此备受关注。新材料的制备成为该技术的核心。过渡金属催化剂中的d带电子结构接近费米能级,能够克服本征活化障碍,原子级催化剂更是因优异的催化活性而深受研究人员的亲睐。本文综述了过渡金属基(Fe、Co和Ni)单原子电催化剂的研究进展,以及其在eCO₂RR还原中的催化性能,对其面临的挑战与未来的发展方向进行了展望。     

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。     

电沉积Ni-S-Co/ZrO2复合电极及其催化析氢性能

在镀液中悬浮粒径约为200~400 nm 的ZrO2固体颗粒,以电沉积方法制备了Ni-S-Co/ZrO2复合电极。XRD和SEM测试结果表明,沉积层由非晶态的Ni、Co、S和单斜晶型的ZrO2粒子组成。镀层表面呈团粒状结构,无裂隙,与基体结合牢固。电化学测试结果表明,25 ℃时,Ni-S-Co/ZrO2复合电极在28％NaOH溶液中,在电流密度100 mA•cm-2下的超电势为145 mV,与未复合纳米ZrO2粒子的Ni-S-Co电极相比降低了50 mV。表明超细ZrO2的掺入有效提高了电极对析氢反应的催化效果。实验表明,沉积的最佳电流密度为70 mA•cm-2,最适宜的ZrO2用量为15 g/L,采用Ni-S-Co作为过渡层可以显著改善复合镀层与基体的结合。     

限域单原子催化剂的制备及其催化湿式氧化性能

采用原位合成法将Ni单原子限域的Ni-NCNT碳纳米管结构架构到活性炭表面制备Ni-NCNT/AC催化剂载体，再利用浸渍法制备负载Ru金属催化剂（Ru@Ni-NCNT/AC），以降解乙酸废水。通过SEM、TEM、XAFS、XPS、H2-TPR和CO-DRIFTS等对样品的形貌、结构、元素价态、表面吸附和化学性质进行分析及DFT计算。结果表明，Ni单原子作为催化助剂，通过改变基底材料的电子特性从而促进表面贵金属发挥更高的催化氧化乙酸的活性。在温度250℃，压力6.5MPa条件下，连续运行10天，乙酸的去除率持续稳定在95 %以上，催化剂具有较高活性和良好的稳定性。     

电沉积制备Ni-P非晶态催化电极上的析氢反应

用直接电沉积法在室温下制备出不同磷含量的Ni-P合金电极,用恒电流极化法研究了电极在20℃的1 mol/L KOH溶液中作为析氢反应阴极的催化性能,并用XRD及SEM方法研究了Ni-P合金镀层的组织结构. 实验结果表明,磷含量为8.49 at%的Ni-P合金电极具有优良的催化性能,在150 mA/cm2的电流密度下,析氢反应过电位最低,约为95 mV, 比纯镍电极低342 mV, 低电流密度区的Tafel斜率为65.4 mV/dec, 表现出良好的析氢催化活性, 这种高催化活性与镀层磷含量及组织结构有关.     

苯甲醇在铂和钯电极上的电化学反应活性研究

为研究电极性能对苯甲醇（BA）反应活性的影响,用差示电化学质谱分析（DEMS）和循环优安法对0．1mol/L HCIO4中的2mmol/L苯甲醇在铂和钯电极上的电化学反应进行了研究。挥发性产物的在线质谱分析显示,苯甲醇和这些金属相互作用,部分离解成苯。CO2是检测出来的唯一一种氧化产物。相应的质谱信号显示出3种不同的组成。用伏安扫描时发现,每种组成的范围强烈依赖于电极性质,但以钯为电极时,每种组成的范围也随着伏安扫描时的电极电势范围的变化而变化。在电解还原过程中,铂和钯表现出不同的催化活性,在铂电极上发生分子的氢解和芳环的氢化作用,而在钯电极上芳环的氢化作用很少发生。     

单空缺石墨烯负载的Pd单原子催化剂上NO还原的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）方法对单空缺石墨烯负载的Pd单原子（Pd/SVG）催化剂上H₂还原NO的反应进行了研究,探究了Pd/SVG上NO还原生成N₂和NH₃的路径。在Pd/SVG上NO容易加氢形成HNO,需要的活化能为67.0 kJ·mol^-1,显示了极高的催化活性。N₂生成的有利路径为NO活化生成HNO后,HNO继续加氢生成中间体NH₂O和NH₂OH,然后NH₂OH解离生成NH₂和OH,生成的NH₂中间体结合NO形成NH₂NO,然后NH₂NO异构化形成的NHNOH再经解离生成N₂与H₂O,这个过程中的决速步骤为NH₂NO分子内氢转移生成NHNOH,能垒为144.3 kJ·mol^-1。对于NH₃的生成,从NO的活化到中间体NH₂的形成与N₂的形成过程相同,最后NH₂加氢即可形成NH₃,这个过程中的决速步骤为NH₂O加氢生成NH₂OH,能垒为86.4 kJ·mol^-1。比较生成N₂和NH₃的决速步能垒可见,Pd/SVG催化剂上NO经H₂还原更容易形成NH₃。本研究为石墨烯负载型Pd基催化剂上H₂还原NO的实验及工业应用提供理论参考。     

单原子催化的工业化挑战及现状

单原子催化是催化领域的前沿和热点,阐述了单原子催化发展现状,简述了单原子催化实现工业化存在的挑战,并介绍了目前单原子催化工业化应用现状。     

碳纳米管负载壳聚糖络合铂配合物的制备及其催化硅氢加成性能

将壳聚糖(CS)负载到碳纳米管(CNT)上得到CNT-CS,再与Pt配位,制得CNT负载CS络合铂配合物(CNT-CS-Pt).将后者用作烯丙基缩水甘油醚和三乙氧基硅烷的硅氢加成反应的催化剂,并考察了该配合物的催化性能.结果表明,Pt与CS中的N原子配位形成Pt-N配位键;该催化剂在烯丙基缩水甘油醚和三乙氧基硅烷的反应中表现出极好的区域选择性及良好的催化活性,β-加成产物的选择性为100%,130 ℃下反应180 min,产物的收率达到70.4%.该催化剂可通过简单的方法回收但重复使用性能有一定下降,重复使用4次后产物的收率下降到24.0%.并对催化机理进行了初步的探讨.     

电沉积钴硒化合物及其电解水析氢性能的研究

本文以CoCl·6H₂O、SeO₂为主盐,在铜箔上电沉积CoSe化合物。研究主盐浓度、沉积电势对CoSe化合物电解水析氢性能的影响。扫描电子显微镜测试表明,电沉积的CoSe化合物具有超薄的纳米片形貌;X射线衍射测试表明,CoSe化合物具有立方体硒钴矿结构。CoSe化合物表现出较优的氢析出活性,在电流密度为10m A·cm^-2时,对应的析氢过电势为244m V。     

电催化析氢催化剂研究进展

氢能热值高和环境友好性强等特点使其成为未来能源界最具发展潜力的能源之一。电催化析氢反应（hydrogen evolution reaction,HER）作为一种绿色、可持续的产氢方法成为近年来广泛研究的主题。发展高性能、低成本、高活性的析氢催化剂是目前该领域面临的主要挑战。本文总结了近年来高性能催化剂用于HER反应的进展,重点介绍HER反应的基本原理,评估HER催化剂催化性能的典型方法,过渡金属以及化合物、非金属催化剂以及单原子催化剂等电催化析氢催化剂的最新研究进展,系统讨论了催化活性与催化剂形态、结构、组成和合成方法之间的联系,并对催化剂的合成策略、活性位点的固有活性、如何提高活性中心的内在活性和活性位点的数量进行了展望。     

析氢电催化剂Ni—Mo—Pb合金的研究

用电沉积法得到了非晶态Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐｂ合金，该事金在碱性溶液中对氢的阴极析出具有很好的电催化活性，并有良好的可逆性和稳定性。给出了Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐｂ电极上析氢反应的有关动力学参数。用稳态极化测量和ＸＲＤ对Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐｂ电催化剂进行了表征。     

高比表面活活性炭电级的电化学性能研究

选用比表面积为2590m^2/g的石油焦基活性炭作为双电层电容器的炭电极材料,用直流恒流循环实验考察双电层电容器在不同允放电条件下的电化学性能。实验发现,活性炭电极具有良好的循环充放电性能,充放电效率高达97％,远高于普通电池。不同充放电电流有不同的充放电容量,恒流1mA充放电容量大于2mA和5mA时的充放电容量。活性炭的比电容为60F／g,且电化学性能稳定,有良好的应用前景。