有機配體調(diào)控Ni-B非晶態(tài)合金納米顆粒制備及催化性能研究.pdf

1、如何有效控制劇烈放熱的化學反應速率,是解決化學還原法制備的Ni-B非晶態(tài)合金納米顆粒易團聚、催化劑活性和熱穩(wěn)定性差等問題的關鍵。本文分別制備四種鎳有機配合物,即鎳與水合肼形成的[Ni(N2H4)2]Cl2、[Ni(N2H4)3]Cl2和鎳與乙二胺形成的[Ni(en)2]Cl2、[Ni(en)3]Cl2來調(diào)控Ni-B非晶態(tài)合金催化劑的制備過程。通過XRD,TEM,BET和DSC等對制備的催化劑進行表征,發(fā)現(xiàn)配合物穩(wěn)定性越大,對化學還原制備

2、Ni-B非晶態(tài)合金催化劑的調(diào)控能力越強。有機配體調(diào)控制備的催化劑呈均一的納米顆粒,與傳統(tǒng)化學還原法相比分散度更好、熱穩(wěn)定性更高。根據(jù)XPS和H2-TPD結(jié)果分析證明配體在還原過程中可以增加催化活性中心Ni的富電子程度同時弱化Ni–H的強度,可使活性中心的轉(zhuǎn)化頻率TOF提高。催化葡萄糖加氫反應和硼氫化鈉水解制氫反應中,配體調(diào)控制備的催化劑活性高于直接化學還原制備的催化劑,其中[Ni(en)3]Cl2配合物制得的催化劑催化葡萄糖加氫轉(zhuǎn)化率最

3、高,達到98.6％,且催化硼氫化鈉水解反應活性也最高,僅1min達到100%產(chǎn)氫量。催化劑活性高是結(jié)構(gòu)效應和電子效應協(xié)同作用的結(jié)果。
　　連續(xù)原位升溫處理Ni-B非晶態(tài)合金進行XRD表征,結(jié)果表明晶化過程開始Ni3B微晶占主要成分,隨著溫度的升高,Ni3B微晶不斷解體含量下降同時Ni微晶生成、長大,含量升高。有機配體可以影響制得催化劑的熱穩(wěn)定性,使其晶化開始溫度提高,晶化過程減緩。其中,[Ni(en)2]Cl2配體調(diào)控制備的Ni-

4、B非晶態(tài)合金Ni3B微晶向Ni晶體轉(zhuǎn)變的過程最緩慢,在673K時仍有一定部分的Ni3B微晶存在。
　　用[Ni(en)2]Cl2配合物化學鍍制備的Ni-B-e電極在NaOH溶液中電催化氧化乙醇反應的速率常數(shù)k2=8.19×10?3Lmol-1s-1比直接化學還原生成Ni-B-n電極的k2值1.09×10?5Lmol-1s-1高將近3個數(shù)量級,對堿性溶液中的乙醇有更高的電化學催化活性。用[Ni(en)2]Cl2制備的Ni-B/C電極