负载型钯基催化剂的可控制备及其催化甲酸脱氢机理研究
发布时间：2022-01-28 01:38
氢是一种储量丰富的理想清洁能源,是解决化石燃料日趋枯竭和环境污染日益严重问题的重要手段。甲酸是一种低成本的化学制氢材料,具有4.4 wt.%的质量含氢密度,在常温常压下以液态形式存在,便于操作和运输,并且脱氢后可利用二氧化碳加氢反应进行再生。但是常温下甲酸脱氢反应不能自发进行,需要添加催化剂来改善其脱氢性能。本文在综述分析国内外甲酸催化制氢研究进展的基础上,从甲酸脱氢催化剂的成分、结构和载体三个方面对负载型钯基催化剂进行优化改进,深入研究了它们的可控制备方法以及在甲酸脱氢过程中的催化机理。首先,本文制备了一种层状结构的二氧化钛TiO2（L）用作催化剂的载体,并通过优化TiO2（L）制备工艺,研制出催化性能优异的AuPd/TiO2（L）-400复合物催化剂。其常温下催化甲酸脱氢的初始转换频率TOF值达到224 molH2 molcat-1 h-1,表观活化能为11.8 kJmol-1。研究发现,与棒状TiO2和颗粒状TiO2载体相比,层状TiO2（L）作为载体时具有更佳的催化脱氢性能。分析表明,层状TiO2（L）可以抑制金属纳米颗粒的长大,并且提高金属Au和Pd原子的外层电子云密度,从而...
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１美国加州道路行驶轻负菏车的期望目标［１Ｇ］
０００?２０１０?２０２０?２０３０?２０４０?２０５０??年份??图１．１美国加州道路行驶轻负菏车的期望目标［１Ｇ］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｅｘｐｅｃｔｅｄ?ｔａｒｇｅｔ?ｆｏｒ?ｌｉｇｈｔ－ｌｏａｄｅｄ?ｖｅｈｉｃｌｅｓ?ｏｆ?Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，?ＵＳＡ｜１（）｜．??２??
图１．３可持续循环的甲酸一一氢经济系统，包括氢气的制备、存储和应用［９９］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｃｙｃｌｅ?ｆｏｒ?ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，?ｓｔｏｒａｇｅ，?ａｎｄ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ１＂１．??甲酸产生氢气、储存氢气和应用氢气的循环图见图１．２。如图所示，通过脱??氢反应将ＦＡ中的氢以１１２分子的形式释放出来，得到的氏与０２通过燃烧或者燃??料电池的形式放出能量生成水。通过光催化反应可以将水中的氢释放出来，甲酸??脱氢反应的产物（：０２则和光解水制得的氢气在光催化作用下形成ＦＡ，从而形成??一个氢经济循环系统。总而言之，ＦＡ是一种可再生能源，而且来源广泛、价格??低廉，这也是ＦＡ相较于其他的制氢材料具备的绝对优势。??ＨＣＯＯＨ（ｌ）一Ｈ２（ｇ）＋Ｃ０２（ｇ）?Ｇ２９８ｋ?＝?－３５．０?ｋＪ／ｍｏｌ?（式?１．１９）??ＨＣＯＯＨ（ｌ）—Ｈ２０（ｌ）＋Ｃ０（ｇ）?Ｇ２９８ｋ?＝?－１４．９?ｋＪ／ｍｏｌ?（式?１．２０）??由于ＦＡ水溶液在室温下很稳定，因此不能自发放氢。只有在催化剂存在的??条件下才能脱氢生成氏和（：０２?（式１．１９）。但是，ＦＡ也很容易发生副反应即脱??水反应生成水和ＣＯ?（式１．２０）
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢能开发与利用中的关键问题[J]. 曹湘洪. 石油炼制与化工. 2017(09)
[2]Cobalt hollow nanospheres: controlled synthesis, modification and highly catalytic performance for hydrolysis of ammonia borane[J]. Wangya Wei,Zumin Wang,Jie Xu,Lingbo Zong,Kun Zhao,Hao Wang,Haiyan Li,Ranbo Yu. Science Bulletin. 2017(05)
[3]有机液体储氢材料的研究进展[J]. 张媛媛,赵静,鲁锡兰,张德祥. 化工进展. 2016(09)
[4]基于石墨烯基材料的非金属液相催化反应[J]. 杨敬贺,杨朵,唐沛,马丁. 物理化学学报. 2016(01)
[5]氨硼烷:一种高性能化学储氢材料[J]. 李慧珍,王芃远,陈学年. 科学通报. 2014(19)
[6]石墨型氮化碳对氨硼烷放氢性能的影响[J]. 张静,何腾,刘彬,柳林,赵泽伦,胡大强,鞠晓花,吴国涛,陈萍. 催化学报. 2013(07)
[7]储氢技术及其关键材料研究进展[J]. 黄红霞,黄可龙,刘素琴. 化工新型材料. 2008(11)
[8]储氢材料研究现状和发展动态[J]. 李星国. 无机材料学报. 2008(05)
[9]储氢技术研究进展[J]. 李冬燕. 河北化工. 2007(02)
[10]有机液体载体储氢催化剂的研究[J]. 唐博合金. 上海化工. 2007(01)
本文编号：3613449
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１美国加州道路行驶轻负菏车的期望目标［１Ｇ］
０００?２０１０?２０２０?２０３０?２０４０?２０５０??年份??图１．１美国加州道路行驶轻负菏车的期望目标［１Ｇ］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｅｘｐｅｃｔｅｄ?ｔａｒｇｅｔ?ｆｏｒ?ｌｉｇｈｔ－ｌｏａｄｅｄ?ｖｅｈｉｃｌｅｓ?ｏｆ?Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，?ＵＳＡ｜１（）｜．??２??
图１．３可持续循环的甲酸一一氢经济系统，包括氢气的制备、存储和应用［９９］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｃｙｃｌｅ?ｆｏｒ?ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，?ｓｔｏｒａｇｅ，?ａｎｄ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ１＂１．??甲酸产生氢气、储存氢气和应用氢气的循环图见图１．２。如图所示，通过脱??氢反应将ＦＡ中的氢以１１２分子的形式释放出来，得到的氏与０２通过燃烧或者燃??料电池的形式放出能量生成水。通过光催化反应可以将水中的氢释放出来，甲酸??脱氢反应的产物（：０２则和光解水制得的氢气在光催化作用下形成ＦＡ，从而形成??一个氢经济循环系统。总而言之，ＦＡ是一种可再生能源，而且来源广泛、价格??低廉，这也是ＦＡ相较于其他的制氢材料具备的绝对优势。??ＨＣＯＯＨ（ｌ）一Ｈ２（ｇ）＋Ｃ０２（ｇ）?Ｇ２９８ｋ?＝?－３５．０?ｋＪ／ｍｏｌ?（式?１．１９）??ＨＣＯＯＨ（ｌ）—Ｈ２０（ｌ）＋Ｃ０（ｇ）?Ｇ２９８ｋ?＝?－１４．９?ｋＪ／ｍｏｌ?（式?１．２０）??由于ＦＡ水溶液在室温下很稳定，因此不能自发放氢。只有在催化剂存在的??条件下才能脱氢生成氏和（：０２?（式１．１９）。但是，ＦＡ也很容易发生副反应即脱??水反应生成水和ＣＯ?（式１．２０）
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢能开发与利用中的关键问题[J]. 曹湘洪. 石油炼制与化工. 2017(09)
[2]Cobalt hollow nanospheres: controlled synthesis, modification and highly catalytic performance for hydrolysis of ammonia borane[J]. Wangya Wei,Zumin Wang,Jie Xu,Lingbo Zong,Kun Zhao,Hao Wang,Haiyan Li,Ranbo Yu. Science Bulletin. 2017(05)
[3]有机液体储氢材料的研究进展[J]. 张媛媛,赵静,鲁锡兰,张德祥. 化工进展. 2016(09)
[4]基于石墨烯基材料的非金属液相催化反应[J]. 杨敬贺,杨朵,唐沛,马丁. 物理化学学报. 2016(01)
[5]氨硼烷:一种高性能化学储氢材料[J]. 李慧珍,王芃远,陈学年. 科学通报. 2014(19)
[6]石墨型氮化碳对氨硼烷放氢性能的影响[J]. 张静,何腾,刘彬,柳林,赵泽伦,胡大强,鞠晓花,吴国涛,陈萍. 催化学报. 2013(07)
[7]储氢技术及其关键材料研究进展[J]. 黄红霞,黄可龙,刘素琴. 化工新型材料. 2008(11)
[8]储氢材料研究现状和发展动态[J]. 李星国. 无机材料学报. 2008(05)
[9]储氢技术研究进展[J]. 李冬燕. 河北化工. 2007(02)
[10]有机液体载体储氢催化剂的研究[J]. 唐博合金. 上海化工. 2007(01)
本文编号：3613449
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3613449.html
教材专著
