钴基水氧化催化剂的制备和性能研究
本文关键词: 光催化 水氧化 非贵金属 钴 催化性能 稳定性 出处:《新疆大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:氢气作为一种可再生、燃烧值高的清洁能源,燃烧产物仅有水。模拟自然界光合作用实现水的分解产生氢气是最理想的能源转换途径。水分解包括两个半反应:水氧化和水还原,并且水氧化半反应更难以进行。所以水氧化是一直是制约水高效全分解的瓶颈。因此设计合成高效且稳定的水氧化催化剂是突破此瓶颈问题的关键。本文以三种钴基水氧化催化剂为研究对象,系统的研究了所制备催化剂的水氧化催化性能和稳定性,进一步拓展了钴基水氧化催化剂范围,为开发高效稳定的水氧化催化剂提供了有价值的参考。1、通过简单的一锅法水-甲苯两相界面反应方法合成了四种不同形貌的核壳结构Co@CoO催化剂,并且进一步研究了不同缓冲溶液体系、缓冲溶液pH、光敏剂种类以及催化剂用量对水氧化反应催化活性的影响。结合多种技术手段包括催化剂老化实验、DLS、LC-MS、XRD和XPS等测试对催化剂的水氧化稳定性进行了充分的考察。结果表明在Na_2S_2O_8/可见光/[Ru(bpy)3]2+光催化水氧化体系中,1表现出优异的催化性能和良好的稳定性。此研究对于设计核壳结构催化剂水氧化催化剂具有很好的指导作用。2、合成并表征了Co-MOF-74,考察了其催化水氧化活性。并且进一步研究了不同缓冲溶液体系、缓冲溶液pH、光敏剂种类以及催化剂用量对水氧化反应催化活性的影响。通过XRD、XPS和催化剂老化实验等测试对Co-MOF-74催化水氧化稳定性进行了充分的考察。结果表明,Co-MOF-74在水氧化条件下具有高度稳定性。此工作对于设计和合成MOFs类水氧化催化剂具有指导作用。3、制备了钴基多金属氧酸盐Na_7H_(10)[Co_6(H_2O)_2(PW_9O_(34))_2(PW_6O_(26))]·30H_2O,并将该催化剂应用于可见光驱动催化水氧化反应。并且进一步研究了不同缓冲溶液体系、缓冲溶液pH、光敏剂种类以及催化剂浓度对水氧化反应催化活性的影响。采用DLS、FT-IR、萃取实验结合AAS等实验等对催化剂的水氧化稳定性进行了深入研究。多种表征结果表明制备的催化剂在该反应体系中是高度稳定的。
[Abstract]:Hydrogen as a renewable, high-burning clean energy, Combustion products have only water. Simulating natural photosynthesis to decompose water to produce hydrogen is the ideal energy conversion approach. Water decomposition consists of two half-reactions: water oxidation and water reduction. Therefore, water oxidation is always the bottleneck restricting the total decomposition of water. Therefore, the design and synthesis of efficient and stable catalyst for water oxidation is the key to break through this bottleneck. Cobalt based water oxidation catalyst was studied. The catalytic performance and stability of the prepared catalysts for water oxidation have been systematically studied, and the range of cobalt based water oxidation catalysts has been further expanded. This paper provides a valuable reference for the development of high efficient and stable water oxidation catalyst. Four core-shell structure Co@CoO catalysts with different morphologies were synthesized by a simple one-pot water-toluene two-phase interfacial reaction. And further studied the different buffer solution system, The effects of pH of buffer solution, the type of Guang Min and the amount of catalyst on the catalytic activity of water oxidation reaction were studied. The stability of water oxidation of the catalyst was fully tested by various technical means, including catalyst aging test (DLSX) LC-MS XRD and XPS. The results show that Na-1 exhibits excellent catalytic performance and good stability in the water oxidation system of S _ 2S _ 2O _ 8 / visible-light / [Ru(bpy)3] _ 2 photocatalytic oxidation system. This study is useful for the design of core-shell structure catalysts for water oxidation. Co-MOF-74 was synthesized and characterized by .2.The catalytic water oxidation activity of Co-MOF-74 was investigated. The effects of pH of buffer solution, the type of Guang Min and the amount of catalyst on the catalytic activity of water oxidation reaction were studied. The stability of Co-MOF-74 catalytic water oxidation was investigated by XRDX XPS and catalyst aging experiments. This work has a high degree of stability under the condition of water oxidation. This work has a guiding effect on the design and synthesis of MOFs type water oxidation catalysts. 3. The preparation of Cobalt based polyoxometalates Na7HPO4 10). Reaction. And further study of different buffer solution system, The effects of pH of buffer solution, the type of Guang Min and the concentration of catalyst on the catalytic activity of water oxidation reaction were studied. The stability of water oxidation of the catalyst was studied by DLS- FT-IRR, extraction experiment and AAS. It is shown that the prepared catalyst is highly stable in the reaction system.
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36;TQ116.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 关禄;一种新的氧化催化剂[J];化学世界;1966年02期
2 ;南京化肥厂制出新型萘氧化催化剂[J];辽宁化工技术通讯;1973年01期
3 顾仁兴;;一氧化碳选择氧化催化剂试验简报[J];化肥工业;1986年02期
4 王锦堂;;日本开发低成本的耐热性氧化催化剂[J];精细化工信息;1987年02期
5 刘源,秦永宁;钙钛矿型复合氧化物用作深度氧化催化剂[J];天然气化工;1997年06期
6 徐颖惠;制备聚铁之氧化催化剂的性能评价[J];南平师专学报;1997年04期
7 刘辉,刘兴云,徐筱杰;新型氧化催化剂——含钛分子筛的研究[J];大学化学;1999年01期
8 张宗尧;郑坤毅;曹睿;;第一过渡系列金属元素单核水氧化催化剂的最新进展[J];中国科学:化学;2014年02期
9 施华韵;鲁统部;;水氧化催化剂的研究进展[J];科学通报;2014年17期
10 安立敦;一氧化碳低温氧化催化剂科研成果通过部级鉴定[J];工业催化;2002年02期
相关会议论文 前10条
1 鲁统部;张梅;龚云南;黄海华;;新型水氧化催化剂的制备与催化性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会:无机化学[C];2014年
2 尹维东;乔惠贤;李岩;陈魁学;李琬;;钙钛矿型氧化催化剂CO氧化机理研究[A];2001’全国机动车排气和工业废气催化治理学术研讨会论文集[C];2001年
3 孟瑞奇;王斌;吴立新;毕立华;;贵金属钌支撑的多金属氧酸盐:均相与非均相绿色氧化催化剂[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年
4 王向宇;徐慧琴;李保军;孙爱灵;刘蒲;张元珍;;产物对顺丙烯磷酸环氧化催化剂的修饰作用研究[A];中国化学会第九届全国络合催化学术讨论会论文集[C];2005年
5 杨扬;叶青;王道;;Au/SnO_2低温催化氧化CO性能的研究[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
6 梁飞雪;王辉;朱华青;王国富;秦张峰;王建国;;CO低温氧化催化剂Pd/CeO_2-TiO_2的抗水性能[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
7 M.M.F.hazenkamp;F.Bachmann;陈霞;;低温环保氧漂催化剂新技术[A];2007(第六届)中国日用化学工业研讨会论文集[C];2007年
8 乔波涛;邓友全;;高效CO+H_2共氧化催化剂Au-Pd/Fe(OH)_3的设计与制备[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
9 李盎;张鹏;王拓;巩金龙;;利用可见-近红外光的AuNRs@TiO_2空心壳核结构醇类光氧化催化剂的设计与制备[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第28分会:绿色化学[C];2014年
10 乔波涛;高玲;刘乐全;张娟;邓友全;;氢氧化铁担载钯催化剂:CO+H_2共氧化催化剂[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
相关重要报纸文章 前3条
1 钱伯章;高效环氧化催化剂问世[N];中国化工报;2003年
2 ;卫生间自动清洁剂让污垢自动“蒸发”[N];新华每日电讯;2006年
3 王鸣 顾旭宁;PTA氧化催化剂回收技术通过鉴定[N];中国石化报;2006年
相关博士学位论文 前6条
1 苏晓军;双核铜/铁分子型水氧化催化剂的开发及催化机理的研究[D];清华大学;2016年
2 汪洋;丙烯(氨)氧化催化剂表面反应的原位漫反射红外光谱和Monte Carlo模拟研究[D];浙江大学;2007年
3 章亚东;环己烯环氧化催化剂的合成、表征及其催化性能研究[D];郑州大学;2003年
4 胡兴邦;绿色空气氧化催化剂的设计、合成及应用[D];浙江大学;2007年
5 陈杨英;含W,Ti烯烃选择氧化催化剂的合成、表征及催化性能研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
6 罗金勇;铈基介孔低温氧化催化剂和钡基NOx储存还原催化剂研究[D];天津大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 向锐;基于Co/Ni/Cu的水氧化催化剂的开发与性能研究[D];兰州大学;2015年
2 赵玉坤;钴基水氧化催化剂的合成、表征以及催化性能的研究[D];兰州大学;2016年
3 何庆雅;基于半夹心铱、铑、钌水氧化催化剂的设计、合成和性能研究[D];安徽工业大学;2016年
4 徐骞;Co-ZIF-67和Co-PMIDA催化水氧化性能的研究[D];新疆大学;2016年
5 汪磊;基于钌配合物的水氧化催化剂设计与性能研究[D];大连理工大学;2011年
6 朱亮;新型丙烯环氧化催化剂的制备及其性能研究[D];北京化工大学;2007年
7 陈明;钻基一氧化碳低温氧化催化剂的制备及应用[D];武汉理工大学;2013年
8 陈克娟;铂和铱化合物催化碳氢活化及钌催化水氧化的理论研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
9 孙福建;K/Sm,,K/V基碳烟氧化催化剂的研究[D];青岛科技大学;2006年
10 李兰兰;甲醇氧化催化剂的量子化学研究[D];重庆大学;2003年
本文编号:1530467
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1530467.html