金屬鈀催化甲醛室溫產(chǎn)氫研究.pdf

1、氫能是一種清潔能源，因其具有熱值高，無(wú)污染等等一系列的優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為二十一世紀(jì)的“能源貨幣。制取氫氣主要有烴類(lèi)重整，水制氫，生物制氫和催化有機(jī)物產(chǎn)氫等方式。其中催化甲醛產(chǎn)氫是一種新型高效的產(chǎn)氫方法，在堿性介質(zhì)中金屬納米顆?？梢源呋兹┦覝禺a(chǎn)生氫氣，并且產(chǎn)生的氫氣中不含一氧化碳和二氧化碳等碳氧化合物。因?yàn)榇呋瘎┐蟛糠譃橘F金屬催化劑，為了減少催化劑的用量增加催化劑的催化活性，選用不同的載體制備出不同的復(fù)合催化劑。
　　利用浸漬還原法制備出

2、Pd/BiOCl催化劑，研究了Pd/BiOCl催化劑在室溫下催化甲醛產(chǎn)氫的性能。在反應(yīng)條件相同情況下，與純的Pd納米顆粒催化產(chǎn)氫性能進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在Pd/BiOCl復(fù)合催化劑中雖然負(fù)載量?jī)H為2 wt％，但是表現(xiàn)出比純 Pd納米顆粒更強(qiáng)的催化性能。在十個(gè)小時(shí)反應(yīng)中Pd/BiOCl催化劑沒(méi)有明顯失活，具有很好的催化穩(wěn)定性。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)，如甲醛、氫氧化鈉濃度、貴金屬負(fù)載量和反應(yīng)溫度等條件，Pd/BiOCl催化甲醛室溫產(chǎn)氫速率可達(dá)到2

3、00 mL/(min*gcat.)。沒(méi)有催化劑時(shí)甲醛產(chǎn)氫的活化能為65 kJ/mol，而在加入Pd/BiOCl復(fù)合催化劑后計(jì)算出反應(yīng)活化能為15.2 kJ/mol。
　　在室溫催化甲醛產(chǎn)氫反應(yīng)中，Pd量子點(diǎn)負(fù)載到暴露出（001）晶面的TiO2上有很好的催化性能。相比傳統(tǒng)的Pd/P25催化劑和純Pd納米顆粒有好的穩(wěn)定性和催化活性。通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)如甲醛，氫氧化鈉濃度和溫度等反應(yīng)參數(shù)，Pd/TiO2催化甲醛產(chǎn)生速率到達(dá)250 mL/(

4、min*gcat.)，并且在10小時(shí)內(nèi)產(chǎn)氫速率保持不變有很好的穩(wěn)定性。
　　為了進(jìn)一步提升催化活性，減少貴金屬用量。制備了合金結(jié)構(gòu)的催化劑，同過(guò)合金原子的電子特性大幅度提升催化活性，而且還進(jìn)一步減少了貴金屬Pd的用量。在室溫下活性位點(diǎn)催化甲醛產(chǎn)氫速率可達(dá)到14.2 L/(min*gmetal),計(jì)算出TOF為4100 h-1。由于CuPd合金顆粒在多壁碳納米管上分散性好，粒徑較小，尤其是Cu的加入引起了Pd電子結(jié)構(gòu)的改變，提升了催