負(fù)載型鈷基催化劑的制備及其催化硼氫化鈉水解制氫的性能.pdf

1、化石燃料的消耗和環(huán)境的污染激發(fā)了人們尋找可再生綠色能源的興趣。氫氣由于能量密度高、燃燒效率理想、產(chǎn)物無(wú)污染等特點(diǎn)被公認(rèn)為是最有吸引力的能量載體之一。氫氣作為傳統(tǒng)燃料的替代者已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池和其他各種燃料電池中。鈷基催化劑催化硼氫化鈉水解制氫具有成本低、氫氣產(chǎn)生速率快和制氫純度高等優(yōu)點(diǎn)。本文用化學(xué)鍍法制備了負(fù)載型鈷基催化劑Co–W–P/γ-Al2O3、Co–Ni–W–P/γ-Al2O3和Co–Ni–Mo–P/γ-Al2O

2、3，并探究了它們催化硼氫化鈉水解制氫的性能，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)采用化學(xué)鍍法在氧化鋁載體上負(fù)載了Co–W–P合金催化劑。本章以硼氫化鈉水解制氫反應(yīng)為模型，探究了催化劑的制備條件與硼氫化鈉的水解條件對(duì)催化劑催化性能的影響?；瘜W(xué)鍍時(shí)間為360s， CoSO4/Na2WO4濃度比為3:7時(shí)制備的催化劑表現(xiàn)出良好的催化性能，并且其比表面積達(dá)到256m2g-1。45℃下，在含10wt.％NaOH和4wt.%NaBH4的溶液

3、中加入1.5g的Co–W–P/γ-Al2O3催化劑測(cè)得最高氫氣產(chǎn)生速率是11.82L min-1 g催化劑-1。當(dāng)催化劑循環(huán)使用六次之后，催化硼氫化鈉水解制氫的速率仍然達(dá)到7.90L min-1 g催化劑-1。與報(bào)道的其它催化劑相比，Co–W–P/γ-Al2O3催化劑表現(xiàn)出較低的活化能(49.58kJ mol-1)。
　　(2)采用化學(xué)鍍法在氧化鋁載體上負(fù)載了Co–Ni–W–P合金催化劑。該催化劑催化硼氫化鈉水解制氫的最佳NaOH

4、和NaBH4濃度分別為10wt.%、7wt.%。催化劑中添加W對(duì)硼氫化鈉水解制氫反應(yīng)具有顯著的促進(jìn)作用，當(dāng)化學(xué)鍍220s、Na2WO4濃度為1.5g L-1時(shí)，所制備出的Co–Ni–W–P/γ-Al2O3催化劑的催化活性最高。Co–Ni–W–P/γ-Al2O3催化劑與 Co–Ni–P/γ-Al2O3催化劑對(duì)比發(fā)現(xiàn)前者表現(xiàn)出更好的催化活性。而且，Co–Ni–W–P/γ-Al2O3催化劑還表現(xiàn)出較低的活化能(49.19kJ mol-1)和更

5、為優(yōu)異的循環(huán)使用性能。Co–Ni–W–P/γ-Al2O3催化劑經(jīng)過(guò)五次循環(huán)使用之后仍然略高于首次催化硼氫化鈉水解制氫的速率，這可能得益于催化劑粒子尺寸的降低。
　　(3)采用化學(xué)鍍法在氧化鋁載體上負(fù)載了Co–Ni–Mo–P合金催化劑。研究結(jié)果表明該催化劑催化硼氫化鈉水解制氫的最佳NaOH和NaBH4濃度分別為10wt.%和7wt.%。在Co–Ni–P催化劑中添加Mo對(duì)硼氫化鈉水解制氫反應(yīng)具有明顯的促進(jìn)作用。當(dāng)化學(xué)鍍360s、Na2

6、MoO4濃度為0.8g L-1時(shí)制備的Co–Ni–Mo–P/γ-Al2O3催化劑的氫氣產(chǎn)生速率最高可達(dá)13.842L min-1 g催化劑-1，BET測(cè)試表明該催化劑的比表面積為25m2 g-1。硼氫化鈉水解制氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Ea，△H#和△S#計(jì)算結(jié)果分別為52.43kJ mol-1，49.86kJ mol-1和-14.47J mol-1 K-1。此外，Co–Ni–Mo–P/γ-Al2O3催化劑還表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)使用性能，5次循環(huán)后