多孔碳负载钴基纳米颗粒制备及催化氨硼烷水解制氢研究

发布时间：2017-11-13 08:28

  本文关键词：多孔碳负载钴基纳米颗粒制备及催化氨硼烷水解制氢研究

  更多相关文章： Cu_(0.2)Co_(0.8)/HPC Co@N-C 氨硼烷 催化水解 制氢

【摘要】：氢能是21世纪有望解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源,同时作为可再生能源储存的载体,可解决大规模推广使用可再生能源时的储能问题,有效减少CO2排放。安全和高效的储氢材料是促进“氢经济”发展的关键因素,氨硼烷因其储氢容量高(19.6 wt%)、无毒、在水溶液中能够稳定存在等特点被认为是一种有前景的储氢材料。氨硼烷放氢的方式主要有热解、醇解和水解,热解所需要的温度高,易产生杂质气体,醇解成本比较高。与之相比,在合适催化剂存在的条件下,水解反应室温就能进行,因此寻找一种合适的催化剂成为研究的热点。贵金属催化剂是氨硼烷水解常用的催化剂,催化活性高,但是其资源稀少、价格昂贵,不利于实际应用,开发非贵金属催化剂成为必然的趋势。在非贵金属(Fe、Co、Ni和Cu)催化剂中,Co单质的催化活性最高,其资源丰富,价格低廉,适用于氨硼烷水解放氢的实际应用。催化剂的制备方法主要有物理法、电沉积法、液相还原法和高温热还原法等,其中液相还原法和高温热还原法制备成本低,反应易控制,是一种有前景的制备方法,因此本文分别通过液相还原法和高温热还原法合成了钴基催化剂,研究了其催化氨硼烷水解性能。1、以NaBH4为还原剂合成了不同比例的CuCo催化剂,其中Cu0.2Co0.8催化性能最强,氨硼烷水解放氢速率为1364 m L min-1 g-1。为了进一步提高催化剂的活性,将Cu0.2Co0.8均匀地分散在多孔碳(Cu0.2Co0.8/HPC)上,制备了不同负载量的Cu0.2Co0.8/HPC催化剂,粒径约8 nm。其中32.3 wt%Cu0.2Co0.8/HPC催化活性最高,氨硼烷水解速率为2960 mL min-1 g-1,表观活化能为41.7 kJ/mol,循环4次后,催化活性保持原来的45.3%。2、以Co(salen)为前驱体,通过高温煅烧制备了Co@N-C纳米复合物。研究了不同温度下制备的Co@N-C纳米复合物的结构和性能,其中,Co@N-C-600和Co@N-C-700纳米复合物中Co纳米颗粒分散均匀嵌入多孔氮掺杂的碳中,颗粒约为9 nm,当温度升高至800℃,Co纳米颗粒团聚严重。氨硼烷水解性能测试表明Co@N-C-700催化性能最好,水解放氢速率为2075 mL min-1 g-1,表观活化能为31.0 kJ/mol,循环10圈后,催化活性仍能保持97.2%。本文分别通过液相化学还原法和高温热还原法制备了Cu0.2Co0.8/HPC和Co/N-C催化剂,合成简单,成本低,且金属纳米颗粒均分布比较均匀,有利于催化剂的实际应用。
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2

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1 王扶乾;;中晸工厂制取硼烷[J];无机盐工业;1960年06期

2 林克\，

本文编号：1179919