Mo掺杂对CuCo/BNNSs纳米复合材料催化氨硼烷水解活性的影响
发布时间：2021-07-03 11:24
本实验采用共还原法合成了Mo掺杂的非晶态CuCoMo/氮化硼纳米片（记为CuCoMo/BNNSs）复合催化剂,BNNSs通过聚乙烯吡咯烷酮（PVP）辅助氢氧化钠结晶法剥离获得。通过X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及选区电子衍射（SAED）等对纳米复合催化剂的结构和形貌进行表征,并考察了Mo掺杂对CuCoMo/BNNSs纳米复合催化剂催化氨硼烷（AB）水解产氢活性的影响。结果表明:Mo作为给电子体将电子转移到CuCo NPs,从而增强了催化剂内部金属间的相互作用,提高了催化剂的催化性能。活性测试表明,非晶态（CuCo）0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合催化剂在室温及pH=14条件下对AB水解产氢的催化活性极高,转化频率（TOF）值高达179.17 mol H2·mol-1metal·min-1,首次证明了非晶态CuCoMo NPs是...
【文章来源】：材料导报. 2020,34(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
BNNSs、CuCo/BNNSs、(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs和(CuCo)0.85-Mo0.15/BNNSs-773 K的XRD图
图1 BNNSs、CuCo/BNNSs、(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs和(CuCo)0.85-Mo0.15/BNNSs-773 K的XRD图图3a、b为剥离前后氮化硼的SEM图，可以看出，与原料h-BN相比，剥离后BNNSs呈透明交错片状结构，片层明显变薄。使用TEM进一步对BNNSs进行表征，可以看到薄层片状BNNSs(图3c)，横线尺寸为100～200 nm，其具有较大的比表面积。原子力显微镜(AFM，图S4)照片显示剥离得到的BNNSs平均厚度为1.1 nm，约为三个原子层厚度，表明PVP辅助氢氧化钠结晶法成功剥离氮化硼。图3e、f为(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合催化剂的TEM图及粒径统计图，CuCoMo NPs平均粒径约为(2.1±0.1)nm且在BNNSs表面均匀分散。此外，从选区电子衍射图(图3e插图)可以看出，(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合材料处于非晶状态。在HRTEM图像(图3f)中没有观察到明显晶格条纹，进一步证实CuCoMo NPs是非晶结构。图3d为CuCo/BNNSs的TEM图及粒径统计图，可以看出CuCo NPs粒径较大，尺寸为(6.1±0.2)nm。此外，从选区电子衍射图(图3d插图左)中可以发现CuCo/BNNSs样品处于多晶状态，从HRTEM图像(图3d插图右)可以看到清晰的晶格条纹。以上分析表明，Mo的加入抑制了CuCo NPs的生长，减小了纳米粒子的粒径。同时，(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合材料非晶态的形成可归因于Mo的掺杂，这与XRD结果一致。通过ICP-AES进一步测定催化剂中金属负载量(表1),Cu、Co、Mo实际比值与理论值接近，表明共还原法成功地将金属还原并负载到载体上。
载体BNNSs和纳米复合催化剂CuCo/BNNSs及(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs的FT-IR谱见图4,BNNSs在1 398 cm-1、812 cm-1处的峰归属于B-N面内的伸缩振动和B-N-B面外的弯曲振动，3 400 cm-1处为O-H键的伸缩振动峰，可能是样品中残留的水分或剥离过程中氮化硼表面引入的羟基。由图4可知，纳米复合材料CuCo/BNNSs和(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs的红外光谱与载体BNNSs的红外光谱基本一致，表明催化剂制备过程中没有其他杂质的引入。B-N键伸缩振动与B-N-B键弯曲振动峰强增强表明CuCoMo NPs与BNNSs成功复合。2(Cu Co)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合材料的内部电子转移分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]CuCo/BNNSs纳米催化剂对固态储氢材料氨硼烷水解的催化性能[J]. 翟佳欣,李国华,甘思平,张雪明,朱萌萌,张晓蕊,胡恩言. 无机化学学报. 2020(02)
本文编号：3262490
【文章来源】：材料导报. 2020,34(16)北大核心EICSCD
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【部分图文】：
BNNSs、CuCo/BNNSs、(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs和(CuCo)0.85-Mo0.15/BNNSs-773 K的XRD图
图1 BNNSs、CuCo/BNNSs、(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs和(CuCo)0.85-Mo0.15/BNNSs-773 K的XRD图图3a、b为剥离前后氮化硼的SEM图，可以看出，与原料h-BN相比，剥离后BNNSs呈透明交错片状结构，片层明显变薄。使用TEM进一步对BNNSs进行表征，可以看到薄层片状BNNSs(图3c)，横线尺寸为100～200 nm，其具有较大的比表面积。原子力显微镜(AFM，图S4)照片显示剥离得到的BNNSs平均厚度为1.1 nm，约为三个原子层厚度，表明PVP辅助氢氧化钠结晶法成功剥离氮化硼。图3e、f为(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合催化剂的TEM图及粒径统计图，CuCoMo NPs平均粒径约为(2.1±0.1)nm且在BNNSs表面均匀分散。此外，从选区电子衍射图(图3e插图)可以看出，(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合材料处于非晶状态。在HRTEM图像(图3f)中没有观察到明显晶格条纹，进一步证实CuCoMo NPs是非晶结构。图3d为CuCo/BNNSs的TEM图及粒径统计图，可以看出CuCo NPs粒径较大，尺寸为(6.1±0.2)nm。此外，从选区电子衍射图(图3d插图左)中可以发现CuCo/BNNSs样品处于多晶状态，从HRTEM图像(图3d插图右)可以看到清晰的晶格条纹。以上分析表明，Mo的加入抑制了CuCo NPs的生长，减小了纳米粒子的粒径。同时，(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合材料非晶态的形成可归因于Mo的掺杂，这与XRD结果一致。通过ICP-AES进一步测定催化剂中金属负载量(表1),Cu、Co、Mo实际比值与理论值接近，表明共还原法成功地将金属还原并负载到载体上。
载体BNNSs和纳米复合催化剂CuCo/BNNSs及(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs的FT-IR谱见图4,BNNSs在1 398 cm-1、812 cm-1处的峰归属于B-N面内的伸缩振动和B-N-B面外的弯曲振动，3 400 cm-1处为O-H键的伸缩振动峰，可能是样品中残留的水分或剥离过程中氮化硼表面引入的羟基。由图4可知，纳米复合材料CuCo/BNNSs和(CuCo)0.85Mo0.15/BNNSs的红外光谱与载体BNNSs的红外光谱基本一致，表明催化剂制备过程中没有其他杂质的引入。B-N键伸缩振动与B-N-B键弯曲振动峰强增强表明CuCoMo NPs与BNNSs成功复合。2(Cu Co)0.85Mo0.15/BNNSs纳米复合材料的内部电子转移分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]CuCo/BNNSs纳米催化剂对固态储氢材料氨硼烷水解的催化性能[J]. 翟佳欣,李国华,甘思平,张雪明,朱萌萌,张晓蕊,胡恩言. 无机化学学报. 2020(02)
本文编号：3262490
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