金属基纳米光催化材料的设计合成及其在可见光催化小分子放氢中的应用研究

发布时间：2021-08-03 08:31

　　甲酸（HCOOH）和硼烷氨（NH₃BH₃）分别含有4.4 wt%与19.6 wt%的氢,而且运输方便,是有前景的两种化学储氢材料。然而这两种储氢材料在放氢过程中存在共性问题,即含廉价过渡金属的催化剂活性低且反应机制不明确。本论文针对这些科学问题,把可见光催化与光热催化方法引入NH₃BH₃和HCOOH的放氢体系中,系统研究了新型光催化剂的产氢性能、构效关系与产氢机制,主要结果如下:（1）从调控并提高非贵金属催化剂中活性组分电子密度,能够提高其催化性能的角度出发,合成了一系列类半导体金属有机框架（MOFs）负载的Co和Ni纳米催化剂,并研究了它们光催化NH₃BH₃的放氢性能与反应机理。结果表明,所有催化剂的可见光催化产氢活性都有很大提高,其中Co/MIL-101（Cr）-NH₂具有最高活性,TOF值为117.7 min^-1,这是当时报道的非贵金属催化剂中活性最高的。该类型光催化剂活性提高是由光活性MOFs与具有非等离... 

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全球能源消耗量(数据来源:BP世界能源统计年鉴)

及运输的安全性较高。因为放氢动力学因素，含氢量较高的甲醇、甲酸、水合肼、硼烷氨成为人们研究的热点。图1.2 不同类型的化学储氢材料的特性[1]Fig. 1.2 Characteristics of chemical hydrogen storage materials[1].1.2.1 甲醇甲醇（CH3OH）的含氢量为 12.5 wt%，常温下无色具有酒精气味，化学性质稳定，工业上具有成熟的制备技术，可以大规模生产。甲醇常见的制氢方式有三种：甲醇的水蒸汽重整、甲醇裂解、甲醇氧化。在这三种方式中，甲醇水蒸汽重整的产氢量最高，是目前工业上应用比较广泛的制氢方式（CH3OH+H2O 3H2+CO2），该反应需要在催化剂存在时才能高效进行。甲醇水蒸汽重整反应的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两大类。贵金属催化剂以 Pd 为代表。1995 年，Takezawa 等报道 PdZn 合金对催化剂活性影响[26]。2003 年，该课题组又在催化剂 Pd 中掺入 Zn，催化剂的选择性得到了很大提高。特别是将掺入 Zn 的Pd 分别负载在 CeO2和活性炭上

内蒙古大学博士学位论文50℃时就会有部分PdZn合金形成，当温度继续升高就中催化剂的选择性并没有增加。催化剂颗粒较小时，C较高选择性是由于小颗粒在升温过程中粒径变大产生的而 Cu 的烧结温度为 200℃，是催化剂使用过程中的 来提高 Cu-Al 催化剂的反应活性和选择性[29]。2019 年，所制备的催化剂 Cu/Sc2O3-ZnO 在 220~600℃范围内剂表面的氧空位对重整反应中分子的活化起到了关键升 Cu/ZnO 的性能，用大比表面积的 MCM-41 为-41。该催化剂甲醇水蒸汽重整反应 H2的选择性可以定性较高[31]。


本文编号：3319297