鉬增強(qiáng)銅基納米材料的合成及其催化性能研究.pdf

1、在過(guò)去的幾十年里，氫氣被認(rèn)為是一種極具前景的能源載體。然而，尋找安全、高效的方法來(lái)儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫氣，以轉(zhuǎn)型到氫能社會(huì)，依舊面臨巨大的挑戰(zhàn)。氨硼烷由于無(wú)毒，擁有高的儲(chǔ)氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)（19.6 wt%）和穩(wěn)定性，被認(rèn)為是一種很有前景的化學(xué)儲(chǔ)氫材料。1摩爾氨硼烷在合適的催化劑存在下可以水解產(chǎn)生3摩爾的氫氣。貴金屬催化劑由于具有較高的催化活性，被廣泛用于氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)中，但其價(jià)格昂貴，儲(chǔ)量有限，限制了其廣泛的應(yīng)用。因此，尋找低成本、高活性的非貴金

2、屬催化劑成為了研究熱點(diǎn)。本文圍繞Cu基非貴金屬催化劑的制備、表征以及催化性能開(kāi)展研究。主要內(nèi)容如下：
　　采用簡(jiǎn)單的方法快速合成了無(wú)表面活性劑和載體修飾的非貴金屬M(fèi)o、W、Cr增強(qiáng)Cu催化劑。與Cu納米粒子（15.6 nm）相比，摻雜Mo、W、Cr可以顯著降低納米粒子的顆粒尺寸（5-7 nm）和提高催化劑的分散度。此外，研究結(jié)果表明，摻雜Mo、W、Cr可以降低Cu納米粒子的結(jié)晶度，這些可能導(dǎo)致催化劑擁有較高的催化活性。單獨(dú)的Cu催

3、化劑的催化活性很低，210分鐘才使得氨硼烷水解產(chǎn)生2.6摩爾比的氫氣，單獨(dú)的Mo、W和Cr對(duì)氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)沒(méi)有催化活性，而少量Mo、W、Cr摻雜Cu催化劑后（Cu0.9Mo0.1、Cu0.9W0.1和Cu0.95Cr0.05），催化活性得到顯著提高，其中Cu0.9Mo0.1催化劑表現(xiàn)出最優(yōu)的催化性能，可以在3.4分鐘內(nèi)使得氨硼烷完全水解產(chǎn)氫，氫氣轉(zhuǎn)化頻率（TOF）達(dá)到14.9 mol(H2)·mol(metal)-1·min-1，在

4、所有已報(bào)道的Cu催化劑中處于一個(gè)相對(duì)高的值。
　　在室溫下通過(guò)簡(jiǎn)單的共還原法合成了非貴金屬M(fèi)o增強(qiáng)CuCo催化劑。與相應(yīng)的單金屬和雙金屬催化劑相比，Cu0.72Co0.18Mo0.1催化劑表現(xiàn)出更高的催化活性，催化氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化頻率為46 mol(H2)·mol(metal)-1·min-1。研究結(jié)果表明，Mo的引入不僅可以減小納米粒子的顆粒尺寸，還可以改變催化劑表面的電子結(jié)構(gòu)。此外，發(fā)現(xiàn)堿的加入會(huì)顯著促進(jìn)氨硼烷水解產(chǎn)氫

5、，而氨硼烷可以穩(wěn)定的存在于堿溶液中，說(shuō)明堿在氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)中只是起到助催化劑的作用。Cu0.72Co0.18Mo0.1催化劑在加入NaOH（1 M）的情況下，催化氨硼烷完全水解產(chǎn)氫只需約0.6分鐘，氫氣轉(zhuǎn)化頻率達(dá)到119 mol(H2)·mol(metal)-1·min-1，不僅高于所有已報(bào)道的非貴金屬催化劑，而且還高于商業(yè)化的Pt/C催化劑。因此，堿促進(jìn)Cu0.72Co0.18Mo0.1催化劑可以代替貴金屬催化劑用于氨硼烷水解產(chǎn)氫