纳米棒状NiMoO4催化剂的可控制备及其在碱性电解液以及模拟海水电解液中析氢性能的研究

本研究通过水热法将NiMoO4纳米棒直接负载于碳布(CC)表面，制备了不同过渡双金属Ni-Mo负载量的一系列NiMoO4-NRs/CC-x (x代表负载量)析氢(HER)催化剂。所制备的催化剂用于碱性电解液以及模拟海水HER过程的研究。结果表明，所制备的NiMoO4-NRs/CC-10催化剂具有较高的HER活性，在碱性电解液中，其电流密度10 mA/cm2所对应过电势以及塔菲尔斜率分别为244.8 mV和95 mV/dec。除此之外，该催化剂同样具有极好的电导性(Rct<1Ω)以及稳定性。即便在模拟海水电解液中，NiMoO4-NRs/CC-10催化剂同样展现出了高HER活性及高稳定性。导致该催化剂高活性的主要原因为NiMoO4纳米棒结构内部过渡金属Ni与Mo之间以及CC与NiMoO4纳米棒之间的协同作用。两种作用的存在不仅提高了催化剂的电导性，同时也加快了产氢速率。     

不同镍含量钨基碳化态催化剂对十氢萘加氢开环的影响

采用共浸渍法制备不同镍含量的Ni-W/ USY-Al2O3碳化态催化剂。通过N2吸附-脱附、元素分析、CO滴定、X射线衍射（XRD）、程序升温还原等技术对催化剂进行表征。以十氢萘为模型化合物考察了不同Ni含量钨基碳化态催化剂对十氢萘加氢开环反应性能的影响。结果表明，适当的镍钨原子比能够提高催化剂的金属活性位，进而提高催化剂的加氢开环性能。     

碳纳米颗粒掺杂过渡金属磷化物的制备及其析氢性能研究

目的过渡金属因其优异的电催化性能被广泛研究,然而过渡金属磷化物较差的析氢活性和在酸中的不稳定性阻碍了其进一步应用。碳纳米颗粒(CNPs)具有低成本、制备工艺简单、高稳定性和高导电性等优点,可以通过添加碳材料对过渡金属磷化物的结构进行有效调控,从而提高材料的析氢活性和稳定性。 方法以葡萄糖为碳源制备了富含羟基和羧基官能团的碳纳米颗粒(P-CNPs),以具有高比表面积的泡沫镍为基底,通过水热法制备掺杂P-CNPs的NiCo前驱体,再经过磷化反应得到掺杂P-CNPs的过渡金属磷化物NiCoP-PC/NF。 结果在0.5 mol/L H₂SO₄和1 mol/L KOH中的阴极极化曲线表明,在电流密度10 mA/cm²、碳纳米颗粒浓度50 mg/L时, NiCoP-50PC/NC的过电位分别低至59 mV和90 mV,均远小于商业Pt/C;同时,NiCoP-50PC/NF在0.5 mol/L H₂SO₄和1 mol/L KOH中的阴极极化曲线几乎重合,表明析氢活性没有发生明显的衰减,具有良好的电化学稳定性。 结论碳纳米颗粒掺杂方法为提高过渡金属材料析氢性能提供了一种新的思路。      

碳纳米管负载非晶态NiP合金的催化性能

以碳纳米管(CNTs)为载体,用诱导-化学还原法制备了负载型非晶态 NiP 合金(NiP/CNTs)催化剂,并在相同条件下制备了非负载型非晶态 NiP 合金催化剂。用透射电子显微镜、X 射线衍射、等离子体发射光谱、低温氮吸附、X 射线光电子能谱和氢-程序升温脱附方法对这两种催化剂进行了表征。表征结果显示,NiP 合金和 NiP/CNTs 催化剂均具有非晶态结构;CNTs 的分散作用有效防止了 NiP 合金晶粒的团聚;NiP/CNTs 催化剂中的 CNTs 能将部分电子转移到 Ni 上,形成富电子 Ni;富电子 Ni 上形成的 Ni—H吸附键较弱。苯加氢实验结果表明,NiP/CNTs 催化剂的苯加氢活性较 NiP 合金催化剂低,但前者的比活性高,这与CNTs 载体的分散作用、CNTs 载体对 NiP 的给电子作用以及 CNTs 载体的贮氢性能有关。     

镍钌/黏土催化糖醇混合物氢解制低碳二元醇

采用湿混、沉淀两步法制备了镍钌/黏土催化剂;以C5和C6糖醇混合物为原料,以乙二醇、丙二醇、丁二醇等低碳二元醇为目的产品,考察了镍钌/黏土催化剂对糖醇混合物氢解反应的催化性能。实验结果表明,与第一步制备的镍/黏土催化剂相比,镍钌/黏土催化剂上C5和C6糖醇混合物的转化率基本相近,达到91.21%;而低碳二元醇的选择性大幅提高,由38.88%提高到74.09%。TEM和XPS表征结果显示,钌粒子以单质或其氧化物形态均匀地分散在镍/黏土催化剂上;添加钌前后镍的形貌和价态未发生变化,呈NiO形态分布。低碳二元醇选择性的提高是由于镍钌协同作用的结果。     

NiB、NiB/MgO非晶态合金催化剂的制备、表征及其加氢性能

以KBH4为还原剂、NiSO4为被还原盐、PdCl2为诱导剂,采用诱导化学沉积法制备了系列NiB非晶态合金催化剂。将微量PdCl2负载于MgO载体上,通过化学镀法制备了NiB/MgO负载型非晶态合金催化剂。用XRD,ICP,SEM,TEM技术对催化剂的物性进行了表征,并将其用于环丁烯砜加氢反应。研究了制备条件(B/Ni摩尔比、NH3/Ni摩尔比及诱导剂的用量)对非晶态合金催化剂物化性能的影响。确定了制备NiB非晶态合金催化剂的最佳条件:硼镍摩尔比为2/1及NH3/Ni摩尔比为19/1。对于NiB/MgO负载型非晶态合金催化剂,镍的实际负载量为13 55%时,NiB/MgO催化剂与NiB催化剂的环丁烯砜加氢催化活性相当。     

镍盐前驱体对Ni改性HZSM-5择形催化甲苯与甲醇合成对二甲苯反应性能的影响

分别以硝酸镍、氯化镍、硫酸镍和乙酸镍为前驱体,采用浸渍法制备了Ni改性HZSM-5催化剂,并考察了其对甲苯甲醇烷基化反应合成对二甲苯的催化性能。采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、H₂-TPR和NH₃-TPD手段对催化剂进行了表征。结果表明,由于镍盐前驱体中阴离子种类的不同,活性Ni物种在催化剂中的分散状态和存在形式不同,导致Ni改性催化剂具有不同的烷基化催化活性和加氢活性;与母体催化剂相比,催化甲苯甲醇烷基化反应的甲苯转化率降低,对二甲苯选择性呈现不同变化,并且Ni的加氢作用延缓了催化剂的积炭过程。以硝酸镍为前驱体制备的Ni改性催化剂中活性Ni物种晶粒尺寸较小,分散度较高,具有较高的烷基化催化活性和加氢活性,并且稳定性也比母体催化剂有所提高。     

对苯二胺加氢制备1,4-环己二胺的工艺研究

研究了负载型Ru/介孔碳催化剂在对苯二胺加氢制备1,4-环己二胺反应的催化性能,包括催化剂载体预处理、反应温度、压力、助剂以及原料浓度等对反应的影响,并考察了Ru/介孔碳催化剂的循环套用性能。结果表明,以盐酸处理过的介孔碳为载体的负载钌催化剂对该反应具有较高催化性能。最佳工艺条件为:以盐酸处理介孔碳为载体的10%Ru/MC催化剂,异丙醇为溶剂,LiOH为助剂,反应温度120℃,压力8 MPa;在此条件下对苯二胺的转化率为100%,1,4-环己二胺的选择性高达92%以上,产物反顺比35∶65。     

Ce02对担载Ni催化剂的CH4与C02重整反应活性的影响

考察了担载Ni催化剂在CH4-CO2重整反应中的催化活性，发现Ni/Al2O3的初活性较高，但随反应温度的升高而下降；Ni/CeO2具有较高的CH4转化活性，且随反应温度的升高变化不大，但对CO2的活性很低；Ni/TiO2对CH4及CO2的活性均很差，CeO2的加入对反应活性及其抗积炭性能有显著的影响。1023K反应40h后的寿命实验结果表明，Ni/CeO2/Al2O3催化剂不仅具有很高的CH4及CO2转化活性(转化率分别为96％和86％)，而且显示出良好的抗积炭性能(积炭量2．4mg／gcat/h)；而Ni／CeO2/TiO2的反应活性甚至不及Ni/TiO2。选用不同的Ni盐，反应活性亦有较大差异。以硝酸镍、醋酸镍及硝酸六氨合镍为前体制备的Ni/CeO2/Al2O3催化剂初活性较高，且不易积炭；以氯化镍为前体制备的Ni催化剂虽然初活性较同，但积炭量也高；而以硫酸镍为前体制备的Ni催化剂活性很差。     

免焙烧制备Ni2P/SiO2加氢脱硫催化剂

采用免焙烧的方法,直接将负载Ni(NO3)2和(NH4)2HPO4盐的前驱体通过程序升温还原(TPR)制备了Ni2P/SiO2加氢脱硫(HDS)催化剂。以质量分数为0.8%的二苯并噻吩/十氢萘溶液为模型化合物,考察了Ni2P/SiO2催化剂的HDS反应催化性能,并用XRD对催化剂进行了表征。结果表明,免焙烧法制备的Ni2P/SiO2催化剂的单层分散阈值在15%~25%(质量分数)之间。随负载量增加,Ni2P/SiO2催化剂的HDS活性增加,但直接脱硫路径(DDS)选择性降低;当活性组分负载量大于单层分散阈值时,继续增加负载量对催化剂粒度和反应性能影响不大。免焙烧法制备的Ni2P/SiO2催化剂的HDS活性与传统方法制备的催化剂相当(负载量大于单层分散阈值时)或更高(负载量小于单层分散阈值时),并且具有良好的反应稳定性。TPR过程中升温程序是影响免焙烧法制备的Ni2P/SiO2催化剂HDS性能的重要因素;低温阶段升温速率对催化剂性能没有明显影响,而在400℃停留一段时间则有利于提高其活性。     

钨、锰对镍-硼/碳纳米管非晶态合金催化剂性能的影响

采用超声辅助的浸渍-还原法制备了Ni-B/碳纳米管(CNTs)及经W、Mn改性的Ni-B/CNTs非晶态合金催化剂,运用ICP、XPS、TPR、H2-TPD及CO化学吸附法对其进行了表征,研究了催化剂对乙炔选择加氢性能的影响。与Ni-B/CNTs相比,添加质量分数为5%的W和5%的Mn将活性Ni比表面积从改性前的30.6m2/g提高到35.9 m2/g和37.3 m2/g。W的添加基本不影响非晶态合金中Ni的电子状态,Mn则提高了合金中Ni的富电子性。添加W对提高催化剂加氢活性效果不如Mn明显,主要是提高乙烯选择性,但添加Mn更好地促进了催化剂的还原和氢脱附性能,并具有更好的加氢活性。     

Ni2P/SBA-15催化剂的制备及加氢脱氮性能的研究

采用等体积浸渍法和H2原位还原法制备了Ni2P/SBA-15催化剂,分别考察了不同P/Ni比、还原温度、活性组分质量分数对加氢脱氮性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附(BET)等技术,考察了SBA-15分子筛及其催化剂形貌和织构性质,并以喹啉为模型化合物在微型固定床反应器上考察了不同温度对催化剂加氢脱氮(HDN)性能的影响。结果表明,当磷镍比为1,磷化镍质量分数为30%,还原温度为650℃时,其催化活性最好,在360℃、3 MPa、氢油体积比500、液时空速2h-1的反应条件下,喹啉的脱氮率可以达到85.6%。     

催化裂化重汽油临氢脱砷剂的研制及性能评价

以大孔γ-Al₂O₃为载体,Mo-Ni为活性组元,采用等体积浸渍法制备了催化裂化重汽油临氢脱砷剂。考察了拟薄水铝石、胶溶剂、金属活性组元类型、金属原子比对临氢脱砷剂催化性能的影响,以及脱砷剂活性和长周期稳定性。结果表明：氧化铝孔径分布对脱砷剂性能影响较大,大孔径有利于提高临氢脱砷剂脱砷活性,有机酸作为胶溶剂可显著提高载体大孔比例;适宜的Ni/(Ni+Mo)原子比有利于改善金属分散性,提高催化剂的脱砷活性和脱砷选择性;临氢脱砷剂表现出较好的长周期运行稳定性,综合性能与商品临氢脱砷剂相当。     

棉花模板制备生物形态多孔Ni-Cu/C的微观结构及甲醇电催化氧化性能

生物形态材料保留了自然界生物质的结构特性,具有较高的比表面积。本文以棉花为模板,经一步碳热还原法制备的具有独特三维多孔结构的生物形态Ni-Cu/C甲醇燃料电池用阳极催化剂,具有良好的甲醇催化氧化性能及抗中间产物毒化特性。结果表明:以750℃热处理碳化制备的生物形态Ni/C催化剂对甲醇电催化氧化性能最佳,在制备过程中添加摩尔比为10%的Cu元素能够进一步提升电极的甲醇催化氧化,同时提升对中间产物的耐受性。     

载体对镍催化剂液相氯苯加氢脱氯反应的影响

研究了在温和条件下,Raney Ni、Ni/γ-Al2O3、Ni/SiO2等镍基催化剂的氯苯加氢脱氯性能.结果表明,表面疏水的活性炭是用于镍催化剂氯苯加氢脱氯合适的载体,Ni/C催化剂表现出对氯苯加氢脱氯较高的转化活性(86.7%).程序升温实验表明,镍容易与γ-Al2O3、SiO2和活性炭载体发生相互作用,相互作用的强度顺序是Al2O3＞SiO2＞活性炭,由于镍与载体的相互作用减少了活性组分的量而不利于氯苯的加氢脱氯反应.     

罗格斯大学开发用于水电解制氢的新型高性能无铂电极

正美国罗格斯大学的研究人员合成了嵌入钴的富氮碳纳米管(NRCNTs),能够高效电催化析氢反应(HER),其活性与贵金属铂接近,而且在酸性、中性或碱性介质中同样能发挥良好的性能,可以与现有的放氧催化剂(放氧催化剂在整个水分解反应中发挥着关键作用)共同使用。该材料采用简单、易放大的合成路线,将嵌入Co2+的石墨氮化碳进行热处理,原料为廉价的双氰胺和CoCl2。     

CeO2对担载Ni催化剂的CH4与CO2重整反应活性的影响

考察了担载Ni催化剂在CH4 CO2重整反应中的催化活性,发现Ni/Al2O3的初活性较高,但随反应温度的升高而下降;Ni/CeO2具有较高的CH4转化活性,且随反应温度的升高变化不大,但对CO2的活性很低;Ni/TiO2对CH4及CO2的活性均很差。CeO2的加入对反应活性及其抗积炭性能有显著的影响。1023K反应40h后的寿命实验结果表明,Ni/CeO2/Al2O3催化剂不仅具有很高的CH4及CO2转化活性(转化率分别为96%和86%),而且显示出良好的抗积炭性能(积炭量2 4mg/g cat/h);而Ni/CeO2/TiO2的反应活性甚至不及Ni/TiO2。选用不同的Ni盐,反应活性亦有较大差异。以硝酸镍、醋酸镍及硝酸六氨合镍为前体制备的Ni/CeO2/Al2O3催化剂初活性较高,且不易积炭;以氯化镍为前体制备的Ni催化剂虽然初活性较高,但积炭量也高;而以硫酸镍为前体制备的Ni催化剂活性很差。     

用原位溶胶-凝胶法制备的NiO-TiO2/ZSM-5催化剂的喷气燃料加氢脱芳性能的研究

研究了原位溶胶凝胶镀膜法制备NiOTiO2/ZSM5催化剂的制备工艺和条件对催化剂性能的影响。实验结果表明,NiOTiO2/ZSM5催化剂克服了NiOTiO2SiO2催化剂对孔结构过分依赖的缺点,在喷气燃料加氢中显示出了很高的加氢脱芳性能。该催化剂加氢脱芳反应适宜的催化剂的还原温度在380～400℃,Ni与Ti摩尔比为3.43～6.52,并且反应温度范围较宽,当压力大于1.2MPa,镍含量大于6.0%时,压力和空速的变化对催化剂加氢脱芳性能的影响不明显。在反应温度180℃、压力1.2MPa、LHSV2.0h-1、氢油体积比500∶1的条件下,该催化剂表现出较好的脱芳烃活性和稳定性,产品中的芳烃含量低于100μg/g。     

以MCM-41作载体的磷化镍催化剂的加氢脱氮性能

 采用原位还原方法制备了以MCM-41作载体的磷化镍催化剂，并以喹啉作模型化合物考察了其加氢脱氮(HDN)反应性能。结果表明，由MCM-41担载制备的磷化镍催化剂的HDN活性远高于传统的硫化态Ni-W催化剂，最佳Ni/P摩尔比为1.0~1.25。从反应中间体和产物分析结果可以看出，磷化镍催化剂表现出很高的加氢活性，这可能是磷化镍催化剂具有较高脱氮活性的主要原因。当NiO和P₂O₅总担载量低于40%时，催化剂活性随着NiO和P₂O₅总担载量的增加而增加，其最佳担载量为30%。XRD结果表明，Ni₂P与Ni₁₂P₅同为HDN活性相，但Ni₂P活性更高。     

山梨醇Ru/C催化剂的TPR研究

运用程序升温还原(TPR)技术,研究了不同制备方法、不同钌负载量的Ru/C催化剂的表面性质,并将其结果与催化剂葡萄糖加氢活性相关联.结果表明,在催化剂制备过程中,由于有机助剂的加入,使得钌与活性炭载体之间的作用力增强,钌负载量的不同,催化剂表面性质存在较大差异,致使催化剂的活性和选择性发生明显变化.