离子聚合物微球负载钯催化甲酸分解产氢
发布时间：2021-06-21 23:00
催化甲酸分解产氢是氢气储存和氢能利用的重要途径。以对4-乙烯基吡啶和1,3,5-三（溴甲基）-2,4,6-三甲基苯为原料,通过季铵化和聚合制备了树枝状离子聚合物微球,负载Pd纳米粒子后用于催化甲酸分解产氢。微球的离子交换性能及含N特性使制备的Pd纳米粒子具有高分散性、小尺寸、均一粒径和优化的电子结构。考察了甲酸浓度和反应温度对产氢速率的影响。结果表明,在50℃、甲酸浓度为1mol/L、甲酸与钯摩尔比为200、甲酸与甲酸钠摩尔比为3的优化反应条件下,甲酸完全分解时间为30min。催化剂使用4次后活性无明显下降。
【文章来源】：化学通报. 2020,83(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Pd/DIPMS的重复使用性能
经离子交换,将PdCl42-锚定在聚合物微球表面。为了获得活性催化剂,用强还原剂NaBH4还原PdCl42-,得到催化剂Pd/DIPMS。图3(a)的TEM图表明,所得Pd NPs为球形,均匀地分布在载体表面,无明显团聚。高倍TEM图测定的晶格间距为0.24nm,对应于Pd(111)晶面。分析了200个Pd NPs,显示其粒径在0.7～4.0 nm之间,平均粒径为2.1nm。这表明Pd NPs的尺寸较小,且分布均一。Pd NPs的高分散性、小尺寸和均一粒径得益于载体的特殊结构。首先,前驱体PdCl42-和离子聚合物之间的强离子键有利于Pd物种在载体表面均匀分布[11];其次,载体中N原子的孤对电子与Pd形成配位,起到稳定Pd NPs的作用[12]。通过XRD对Pd/DIPMS的晶体结构进行分析。在2θ为10°～40°处有一宽峰,说明载体DIPMS为无定形结构。虽然高倍TEM显示Pd NPs为晶相结构,但XRD谱图中无Pd的特征峰。这是因为Pd的含量较低(2(wt)%),但所形成的Pd NPs粒径小(2.1nm),分散性好。图2 DIPMS的SEM图
图1 催化剂的制备过程进一步通过XPS分析了载体和Pd NPs之间的相互作用,并与商用Pd/C进行了比较,结果见图4。Pd/DIPMS的Pd 3d5/2被分成3个峰,分别对应Pd(0)、Pd(II)和Pd(IV),结合能分别为334.6、336.1和337.2 eV。这说明Pd/DIPMS中部分Pd被空气中的氧气氧化成PdO和PdO2[13]。与Pd/C对比,Pd/DIPMS中金属态Pd的含量更高,表明其抗氧化性强,稳定好。这与文献报道的g-C3N4负载的Pd纳米片结果一致[14]。另外,Pd/DIPMS中金属态Pd的结合能与Pd/C中的金属态Pd相比,向低能方向位移了0.6eV,说明其电子云密度大。这是因为N的配位作用增加了Pd原子的电子云密度,优化了其电子结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AgPd泡沫催化剂的制备及分解甲酸析氢性能研究[J]. 刘军,吴新华,刘绚艳,周全,李容. 化学研究与应用. 2020(02)
[2]Pd基催化剂在分解甲酸析氢中的研究进展[J]. 刘军,周全,谢佳琦,赖申枝. 化学通报. 2020(01)
[3]纤维状中孔硅胶KCC-1负载的钯纳米颗粒上甲酸催化脱氢反应（英文）[J]. Siqian Zhang,Yingjie Qian,Wha-Seung Ahn. Chinese Journal of Catalysis. 2019(11)
本文编号：3241590
【文章来源】：化学通报. 2020,83(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Pd/DIPMS的重复使用性能
经离子交换,将PdCl42-锚定在聚合物微球表面。为了获得活性催化剂,用强还原剂NaBH4还原PdCl42-,得到催化剂Pd/DIPMS。图3(a)的TEM图表明,所得Pd NPs为球形,均匀地分布在载体表面,无明显团聚。高倍TEM图测定的晶格间距为0.24nm,对应于Pd(111)晶面。分析了200个Pd NPs,显示其粒径在0.7～4.0 nm之间,平均粒径为2.1nm。这表明Pd NPs的尺寸较小,且分布均一。Pd NPs的高分散性、小尺寸和均一粒径得益于载体的特殊结构。首先,前驱体PdCl42-和离子聚合物之间的强离子键有利于Pd物种在载体表面均匀分布[11];其次,载体中N原子的孤对电子与Pd形成配位,起到稳定Pd NPs的作用[12]。通过XRD对Pd/DIPMS的晶体结构进行分析。在2θ为10°～40°处有一宽峰,说明载体DIPMS为无定形结构。虽然高倍TEM显示Pd NPs为晶相结构,但XRD谱图中无Pd的特征峰。这是因为Pd的含量较低(2(wt)%),但所形成的Pd NPs粒径小(2.1nm),分散性好。图2 DIPMS的SEM图
图1 催化剂的制备过程进一步通过XPS分析了载体和Pd NPs之间的相互作用,并与商用Pd/C进行了比较,结果见图4。Pd/DIPMS的Pd 3d5/2被分成3个峰,分别对应Pd(0)、Pd(II)和Pd(IV),结合能分别为334.6、336.1和337.2 eV。这说明Pd/DIPMS中部分Pd被空气中的氧气氧化成PdO和PdO2[13]。与Pd/C对比,Pd/DIPMS中金属态Pd的含量更高,表明其抗氧化性强,稳定好。这与文献报道的g-C3N4负载的Pd纳米片结果一致[14]。另外,Pd/DIPMS中金属态Pd的结合能与Pd/C中的金属态Pd相比,向低能方向位移了0.6eV,说明其电子云密度大。这是因为N的配位作用增加了Pd原子的电子云密度,优化了其电子结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AgPd泡沫催化剂的制备及分解甲酸析氢性能研究[J]. 刘军,吴新华,刘绚艳,周全,李容. 化学研究与应用. 2020(02)
[2]Pd基催化剂在分解甲酸析氢中的研究进展[J]. 刘军,周全,谢佳琦,赖申枝. 化学通报. 2020(01)
[3]纤维状中孔硅胶KCC-1负载的钯纳米颗粒上甲酸催化脱氢反应（英文）[J]. Siqian Zhang,Yingjie Qian,Wha-Seung Ahn. Chinese Journal of Catalysis. 2019(11)
本文编号：3241590
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3241590.html
