NiO/SiO_2催化剂制备与催化分解甲酸溶液

采用浸渍法以Ni(NO_2)_2·6H_2O为前体制备NiO/SiO_2催化剂,优化了制备参数和分解低浓度甲酸溶液反应条件.优化参数为:NiO负载量(质量分数)15%、载体SiO_2粒径80-100目、采用两次浸渍法、N_2气氛中300℃焙烧.所制得的催化剂在催化剂用量10g/L,反应温度90℃,反应时间2.5h时,对甲酸溶液的分解率达23.1%.     

甲酸液相分解制氢非均相催化剂研究进展

氢气作为一种清洁的可再生能源载体,是最有希望替代化石燃料的能源之一。然而,如何实现氢气的安全存储和快速释放是氢能利用的难点。甲酸作为极具应用潜力的液态化学储氢材料,其分解制氢逐渐成为研究热点。从实际应用角度考虑,设计与开发高效非均相催化剂对于甲酸分解的应用十分重要,而载体在非均相催化剂中通常具有重要作用。作者综述了近年来国内外非均相催化甲酸液相分解制氢的研究现状,以载体分类为主线,重点概述了以碳材料、金属氧化物、二氧化硅(含分子筛)、复合材料及树脂、金属有机框架(MOFs)作为载体制备的催化剂在甲酸分解过程中的应用,其目的在于强调在该领域取得的成果以及对今后的研究提出建议。     

TiO2负载Co基纳米材料催化硼氢化钠水解制氢性能的研究

通过化学沉积法在TiO₂载体上制备三元非贵金属Co-Ni-B催化剂,其中载体TiO₂采用水热法合成。实验通过调节化学沉积法制备催化剂的反应时间对样品进行最优选择,进而探究出本实验体系的最佳制备催化剂的反应时间。结果表明：反应时间为7min所制备的Co-Ni-B/TiO₂催化剂在硼氢化钠水解制氢中表现较高活性,其放氢的速率可以达到6 298.1 mL·min^-1·g^-1。     

镍基氨分解制氢催化剂的制备及性能

用浸渍法制备Ni/Al_2O_3和Ni/xMo-Al_2O_3催化剂,以氨分解为模型反应,考察Ni负载量、焙烧温度、溶剂和助剂等合成条件对催化剂催化性能的影响,通过XRD和TG-DTG表征方法对催化剂进行表征。结果表明,最佳合成条件:Ni负载质量分数为16%,焙烧温度350℃,采用丙酮为溶剂制备的Ni/Al_2O_3催化剂具有较好的催化活性。500℃添加质量分数3%的助剂Mo可以使Ni/Al_2O_3催化剂的活性显著提高39%,Ni/3%Mo-Al_2O_3催化剂的氨分解率达93.5%。     

镍基氨分解制氢催化剂体系助催化剂研究进展

氢能作为一种全球公认的清洁能源引起各界的广泛关注，催化氨分解反应是获得纯净氢气的重要途径之一。镍基催化剂因具有良好的经济性和催化活性，展示出潜在的工业应用前景。然而相比于贵金属催化剂钌、铱、铂，镍催化反应体系则需要更高的反应温度，增加了反应能耗。另外，高温反应条件也容易引起活性组分的烧结，导致活性降低。碱金属、碱土金属、稀土金属等助催化剂对改善镍基催化剂性能有显著的效果。结合金属镍氨分解制氢的反应机理，详细讨论了助催化剂的引入对催化剂性能提升的原因，主要表现在其改善了催化剂的酸碱性、金属分散性和颗粒大小以及稳定性等方面。最后，对镍基催化剂助催化剂的发展方向进行了合理展望，指出应从原位表征对催化剂进行研究，探索原子尺度的制备方法以实现精准调控，以及深入探究助剂的作用机理等。     

RhNi/SBA-15纳米催化剂的制备及其催化水合肼分解制氢性能

通过浸渍还原法将RhNi纳米颗粒负载在SBA-15(介孔二氧化硅)上制备出不同金属比的RhNi/SBA-15催化剂，进一步考察催化剂的结构及其催化水合肼制氢的性能。结果表明：RhNi/SBA-15催化剂中形成RhNi双金属，Rh和Ni双金属之间的协同作用有效提升催化剂活性。所制RhNi/SBA-15催化剂中Rh和Ni物质的量之比为9:1，在反应温度为323 K,NaOH浓度为0.15 mol/L时，该催化剂具有较高的活性，转化频率(TOF)为2 569.6 h^-1，经过5次循环后仍保持良好的催化活性。     

Pd/AC催化剂催化分解甲酸反应条件的研究

采用水浴振荡法,研究了振荡速度、催化剂粒径、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对Pd/AC催化剂催化分解甲酸活性的影响,得出了Pd/AC催化剂催化分解甲酸的优化条件.结果表明,在振荡速度为200 r/min、内/外扩散影响消除的条件下,将1.0 g 150～180 μm的Pd/AC催化剂与100 mL浓度为0.1 mol/L的甲酸水溶液进行分解反应,发现最佳反应温度为80℃,反应时间为60 min,Pd/AC催化剂催化分解甲酸的分解率可达到95%,在此优化条件下,Pd/AC催化剂对含甲酸的工业废水的分解率达80%.     

Pd/AC催化剂催化分解甲酸反应条件的研究

采用水浴振荡法,研究了振荡速度、催化剂粒径、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对Pd/AC催化剂催化分解甲酸活性的影响,得出了Pd/AC催化剂催化分解甲酸的优化条件。结果表明,在振荡速度为200 r/min、内/外扩散影响消除的条件下,将1.0 g150~180μm的Pd/AC催化剂与100 mL浓度为0.1 mol/L的甲酸水溶液进行分解反应,发现最佳反应温度为80℃,反应时间为60 min,Pd/AC催化剂催化分解甲酸的分解率可达到95%,在此优化条件下,Pd/AC催化剂对含甲酸的工业废水的分解率达80%。     

Pd/C催化剂催化分解甲酸反应动力学研究

采用湿空气氧化法研究了常压下Pd/C催化剂催化分解甲酸的反应动力学。建立了甲酸催化分解反应速率经验方程,Pd/C催化分解甲酸在323～363K范围内表观活化能为22.1kJ·mol-1。     

甲酸光催化降解过程中的过氧化氢生成机制

考察了在3种紫外光源（黑光灯、杀菌灯、臭氧灯）的照射下,分别以TiO₂ 与 Pd/TiO₂为催化剂,甲酸降解过程中过氧化氢的生成机制.研究发现,在黑光灯/催化剂条件下,可在纯水中生成过氧化氢,但当催化剂缺失时几乎不能生成.在黑光灯或杀菌灯照射下,甲酸溶液在有催化剂存在时可被稳定分解,但当催化剂不存在时则分解非常缓慢.对各种光源而言,Pd/TiO₂比TiO₂催化降解甲酸的效果好.对光源条件的比较发现,甲酸分解速度与过氧化氢生成速度依次为臭氧灯>杀菌灯>黑光灯.结果表明,甲酸光催化分解初速度与过氧化氢生成的初速度呈正比,过氧化氢生成是光催化降解有机物的关键因素.     

Hydrogenation of CO2 to formic acid on supported ruthenium catalysts

We report on the preparation and application of novel heterogeneous supported ruthenium catalysts. The catalysts are active in the synthesis of formic acid from the hydrogenation of carbon dioxide and are characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray powder diffraction analysis and transmission electron microscopy. Abundant hydroxyl groups, which interact with the ruthenium components, play an important role in the catalytic reactions. Highly dispersed ruthenium hydroxide species enhance the hydrogenation of CO₂, while crystalline RuO₂ species, which are formed from the relatively high ruthenium content or the pH of the solution during preparation of the catalyst, restrict the production of formic acid. Optimal activity of ruthenium hydroxide as a catalyst for the hydrogenation of CO₂ to formic acid is achieved over a γ-Al₂O₃ supported 2.0 wt% ruthenium catalyst, which is prepared in a solution of pH 12.8 with NH₃·H₂O as a titration solvent. A possible hydrogenation mechanism for the hydroxide ruthenium catalyst is proposed.     

氮修饰炭黑负载PdCu合金催化甲酸分解制氢性能研究

以氮修饰的炭黑为载体制备负载型PdCu/N-CB系列催化剂,相比较于未经氮修饰的催化剂,其催化性能显著提高,其中Pd₈Cu₂/N-CB催化剂活性最高,TOF为718.56 h^-1,并呈现良好稳定性。通过XRD、TEM、FTIR和XPS等表征分析,结果表明,经APTMS处理所制得的氮修饰载体N-CB促进了所负载的PdCu合金纳米颗粒变得细小并呈现良好的分散性,活性相PdCu合金与氮修饰的载体N-CB之间存在强相互作用,调变合金颗粒表面化学态,提高了催化剂催化甲酸分解制氢性能。通过引入过渡金属和氮修饰载体来改善负载型贵金属催化剂催化性能的方法有助于低成本高性能制氢催化剂开发。     

炭催化甲烷裂解制氢研究进展

综述了炭催化甲烷裂解制氢的研究进展,重点阐述了具有不同孔结构特征的微孔炭、介孔炭和金属负载型炭催化剂在甲烷催化裂解制氢过程中的催化性能和影响规律。与微孔炭具有较高初始活性、较低稳定性相比,介孔炭或具有微孔/介孔结构的多级孔结构炭材料表现出更高的催化活性和寿命;将金属负载于炭材料制得的金属负载型催化剂可同时利用金属的高活性和炭材料相对较高的稳定性提高催化裂解甲烷性能。该文还对炭催化甲烷裂解机理进行概述,指出通过调控炭材料结构与组成、提高甲烷催化裂解性能和加强对炭催化甲烷裂解机理研究是今后发展的方向。     

含氮中孔碳负载的Au-Pd双金属催化剂在甲酸分解制氢中的催化性能

以SBA-15作为硬模板剂,吡咯作为碳源和氮源,制得的含氮中孔碳作为载体,采用吸附还原法分别制备了单Pd和Au-Pd双金属催化剂,并考察其在甲酸分解制氢反应中的催化性能。结果发现,Au-Pd/N-C比Au-Pd/C催化剂具有更高的甲酸分解活性,这可能是因为N的亲核作用促进了甲酸中H质子的脱除。由于Au-Pd之间的强相互作用,使Au的加入显著提高了Pd/N-C催化剂甲酸分解活性及其抗CO中毒能力,在50℃条件下,分解1 mol·L-1的甲酸初始转换频率(TOF)达到2 221 h-1。     

Electrodeposited porous Pb electrode with improved electrocatalytic performance for the electroreduction of CO2 to formic acid

A porous Pb foam was fabricated electrochemically at a copper substrate and then used as the cathode for the electroreduction of CO₂. The surface morphology and composition of the porous Pb electrode was characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy and selected area electron diffraction. The honeycomb-like porous structure was composed of needle-like Pb deposits. Cyclic voltammetry studies demonstrated that the porous Pb electrode had better electrocatalytic performance for the formation of formic acid from CO₂ compared with a Pb plate electrode. The increase in current density was due to the large surface area of the porous Pb electrode, which provides more active sites on the electrode surface. The improved formic acid selectivity was due to the morphology of the roughened surface, which contains significantly more low-coordination sites which are more active for CO₂ reduction. The highest current efficiency for formic acid was 96.8% at -1.7 V versus saturated calomel electrode at 5 °C. This porous Pb electrode with good catalytic abilities represents a new 3D porous material with applications for the electroreduction of CO₂.     

The conversion of polysaccharides to hydrogen gas. Part I: The palladium catalysed decomposition of formic acid/sodium formate solutions

The palladium catalysed decomposition, to H₂+CO₂, of solutions containing formic acid and sodium formate, in various proportions, has been studied in a stirred reactor in the temperature range 60–90°C. The production of hydrogen gas was at its optimum in the pH range 3.8–6.5 and the order of reaction varied with the solution composition from 0.33 (100 mol % formic acid) to 1.07 (100 mol% formate ion). Energies of activation lay in the range 20±9.5 kJ mol^?1–41.8±7 kJ mol^?1, the larger values occurring at the ends of the composition range. Electrode potential measurements were also performed and these were helpful in explaining the (i) cessation of hydrogen production at low HCOO^? ion concentrations before completion of reaction and (ii) the possible nature of catalyst poisons. In no case was the theoretical quantity of hydrogen obtained, although yields >90% can be achieved. It is proposed that reaction proceeds via a surface formate intermediate with different rate determining steps operating at high and low HCOO^? ion concentrations. A number of reversible catalyst poisons are discussed including carbon monoxide and methyl formate, which appear to be the most likely.     

甲醇和乙醇合成异丁醛La-V/TiO_2-SiO_2催化剂的制备及其催化性能

以V_2O_5为活性组分,通过对催化剂活性组分、载体结构和助剂等因素的研究,制备La-V/TiO_2-SiO_2催化剂,在n(甲醇)∶n(乙醇)=4∶1、空速1.5 h-1、氮气流量120 m L·min~(-1)、反应温度360℃和常压条件下,乙醇转化率84%,异丁醛选择性67%。     

热化学碘硫循环制氢流程用硫酸分解催化剂

核能制氢是一种高效、经济和无污染的大规模制氢方法，热化学碘硫（I-S）循环被认为是最有前景的核能制氢工艺，其中硫酸分解步骤是直接利用核热的部分。对硫酸分解催化剂的研究状况进行了综述，归纳比较了金属氧化物、贵金属以及尖晶石和钙钛矿类催化剂对硫酸催化分解的效果；讨论了部分催化剂的催化机理，并结合自己的工作，提出了硫酸分解催化剂的研究开发方向。     

N、Bi共掺杂的TiO_2可见光光催化剂的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备系列BixTi1-xO_2光催化剂以及N和Bi共掺杂Ti O_2光催化剂,采用XRD、UV-Vis、N2-物理吸附和TEM等对催化剂进行微观结构表征,以普通节能灯为光源,考察催化剂光催化氧化室内甲醛的性能。结果表明,在Bi掺杂的Ti O_2光催化剂体系中,Bi0.15Ti0.85O_2光催化剂催化降解甲醛效果最佳,400℃焙烧2.5 h,节能灯光照48 h,可将(1.05±0.05)mg·m-3甲醛降解至0.08 mg·m-3,甲醛转化率92.8%,达到室内空气质量标准。当N与Bi共掺杂时,节能灯光照24 h,Bi0.15Ti0.85O_2-N(0.2)光催化剂表现出最佳的光催化氧化降解甲醛性能,即可将甲醛由(1.05±0.05)mg·m-3降解至0.082 mg·m-3,甲醛转化率达92.0%,较Bi0.15Ti0.85O_2催化剂光催化效率提高50%。