过渡金属纳米颗粒制备及催化硼烷氨水解产氢性能研究

发布时间：2020-03-27 12:20

【摘要】：作为一种可再生能源,氢气具有来源广泛、清洁以及热值高等优点,使其成为化石燃料的理想替代品。然而,氢气在常温常压下是气态,不利于储存和运输,如何安全和高效的储存和运输氢气成为实现氢能社会的巨大挑战。硼烷氨作为储氢材料具有无毒性、易溶于水、常温下稳定、含氢量高(19.6 wt%)以及低摩尔重量等优点,被人们认为是目前最具有应用潜力的储氢材料。开发高效和经济催化剂是大规模应用硼烷氨为储氢材料的关键。首先,Pt基纳米材料因其具有的高催化活性、高选择性、寿命长等优点被广泛应用于催化硼烷氨水解反应。目前合成的Pt基合金纳米颗粒的粒径大多大于5nm,阻碍了其催化活性的进一步提高。为了降低Pt基合金纳米颗粒的尺寸以及进一步提高其催化活性,我们引入长链-NH2修饰的GO作为载体,通过原位还原的方式制备了NH2-N-r GO负载的超细小Pt-Pd合金纳米颗粒。由于Pd和Pt之间的电子效应以及NH2-N-r GO载体和Pt-Pd NPs之间的电子结构效应,Pt0.5Pd0.5/NH2-N-r GO复合物在室温下对硼烷氨水解反应具有优异的催化活性,TOF值和活化能分别达到699.6 mol(H2)·mol(catalyst)-1·min-1和37 k J·mol-1。其次,为了减少贵金属的用量,我们引入过渡金属Cu与Pt之间形成Pt-Cu合金结构。采用高温液相法,以油胺为溶剂和还原剂,制备了Pt-Cu合金纳米颗粒,通过超声负载的方式将Pt-Cu NPs均匀负载到CB载体上。研究表明,室温下,Pt50Cu50/CB复合物对硼烷氨水解反应具有优异的催化活性,TOF值和活化能分别达到98 mol(H2)·mol(catalyst)-1·min-1和36.5 k J·mol-1。近年来,石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新兴的半导体载体材料由于其在太阳能转换和光催化方面潜在应用引起了人们广泛的注意。Cu、Co、Ni等非贵金属催化剂因其储量丰富、成本低等优点引起人们广泛的研究兴趣。我们以乙酰丙酮镍为前驱体,采用高温液相法制备了单分散Ni NPs,采用热聚合的方法制备了g-C3N4,通过超声负载的方式制备了Ni/g-C3N4复合物。研究表明,在光照条件下,Ni/g-C3N4复合物对硼烷氨水解反应具有良好的催化活性,TOF值和活化能分别达18.7 mol(H2)·mol(catalyst)-1·min-1和35.7 k J·mol-1。
【图文】：

图 1-2 Ru/Cu NPs@C 制备示意图[48]Duan 等人通过强酸氧化刻蚀和高温处理 CNT 的方式制备了表面富含缺陷和氧化性官能团的 CNT[49]，然后以此为载体采用湿化学注入方法制备了 Pt/CNT 复合物并用于催化硼烷氨水解反应，，反应示意图如图 1-3 所示，CNT 表面独特的组织结构性能使其在作为载体时能有效地优化 Pt NPs 的尺寸和分布，同时 CNT 与

图 1-4 G6-OH(Co60)制备示意图[69]还通过化学气相沉积法制备了 MSC-30 和 MCM-41 包覆的烷氨水解反应[63]，研究结果表明 Ni 的质量分数为 18 %的 出最佳的催化活性，室温下 TOF 值达 30.7 min-1。Sun 等人 Ni NPs 催化剂并研究了其催化硼烷氨水解反应过程[66]，他
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TQ116.2

【参考文献】

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1 杨X;N-吡啶联吡唑铱配合物催化氨硼烷水解放氢[D];大连理工大学;2015年

本文编号：2602946