泡沫镍及负载型镍催化剂制备纳米碳纤维层的研究

纳米碳纤维可用在催化材料、储氢材料、及纳米电子器件等方面。本文对用泡沫镍及负载型镍催化剂催化分解乙烯或丙烯制备纳米碳纤维进行了研究。利用X射线衍射仪、物理吸附仪、扫描电镜进行了分析表征,并考察了催化剂、碳源、生长温度对纳米碳纤维生长量、形貌、结构的影响。结果表明:在生长温度450℃,乙烯流率30mL/m in的条件下,负载型镍催化剂纳米碳纤维的生长量要高出泡沫镍3~6倍,负载型镍催化剂制备的纳米碳纤维直径为40~60纳米,小于泡沫镍的情况。泡沫镍催化分解乙烯制备纳米碳纤维时,纳米碳纤维的生长量和平均直径随温度的降低而逐渐减小。纳米碳纤维在泡沫镍上的最低生长温度为420℃,在低于480℃生长纳米碳纤维时泡沫镍的骨架结构不会被破坏,由此制备的纳米碳纤维在新型结构催化材料中有很好的的应用前景。     

Ru/CNFs 催化剂催化氨分解制氢

 研究了鱼骨式碳纤维 (CNFs) 和管式碳纤维 (CNTs) 负载 Ru 催化剂的氨分解反应活性. 结果表明, Ru/CNFs 催化剂上氨分解活性高于 Ru/CNTs 催化剂. 通过改变 Ru 负载量或载体表面的含氧基团来调节 Ru 的粒径. Ru 的活性位随着 Ru 颗粒尺寸的增大而增加. CNFs 上的含氧基团对 Ru 颗粒的氨分解活性影响很大. 在相同粒径的 Ru 颗粒上, CNFs 表面的含氧基团增加了 Ru 的活性.     

CoB催化剂制备中的溶剂效应及催化硼氢化钠水解产氢的性能

分别以不同粘度和极性的水、甲醇、乙醇、正丙醇为溶剂制备了钴硼催化剂,并通过X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱和N₂吸附等表征手段对溶剂效应进行了深入探索.所制备的钴硼催化剂具有非晶结构,且随着溶剂粘度的增加,粒子团聚现象加剧.不同溶剂中制备的钴硼催化剂对于硼氢化钠水解产氢反应的活性具有显著差异,XPS测试表明钴元素和硼元素均以元素态及氧化态形式存在,而且不同溶剂中制备的钴硼催化剂具有不同的表面钴/硼比,具有高钴/硼比的催化剂有更好的催化性能.从溶剂的粘度、溶剂分子的空间位阻效应等方面对溶剂效应进行了分析,并提出了钴硼催化剂在不同溶剂中可能的形成机理.     

负载型纳米Ni催化剂用于对氯硝基苯选择加氢

以TiO2为载体,N iB为诱导剂,粉末化学镀法制备了负载型纳米N i催化剂.通过TEM、HRTEM、XRD和ICP技术对催化剂物性进行了表征.结果表明,碱性镀液可使载体表面均匀负载微晶结构纳米N i团簇,尺度为35nm左右.该负载型纳米N i在对氯硝基苯选择加氢反应中表现出很高催化加氢活性,并能有效抑制脱氯,达到了工业骨架镍水平.由酸性镀液得到的负载型非晶态纳米N i-P合金具有较弱的催化对氯硝基苯加氢活性.反应温度对反应时间和脱氯率有明显影响.     

粉末化学镀法制备负载型NiB非晶态合金催化剂

 将Ag2O/MgO分别加入到NiSO4-NH3和NiSO4-乙二胺两种不同的镀液体系中,通过粉末化学镀法制备了NiB/MgO负载型非晶态合金催化剂,并与化学还原法制备的纯态NiB催化剂进行对比. 用XRD,ICP和TEM对催化剂进行了表征,并将它们用于环丁烯砜加氢反应. TEM结果表明,纯态NiB为团聚严重的纳米颗粒,而NiB/MgO催化剂上纳米NiB得到了很好的分散. 环丁烯砜加氢反应结果表明,NiB/MgO的催化活性远高于纯态NiB,尤其是用NiSO4-乙二胺体系制备的NiB/MgO-2的活性高于环丁烯砜加氢工业用Raney Ni催化剂,因而NiB/MgO具有良好的工业应用前景.     

Co1-xS-MnS@CNTs/CNFs的制备及其氧还原电催化性能

氧还原反应是燃料电池中重要的阴极反应,但由于动力学迟缓等问题导致其效率低.碳基材料具有导电性高、稳定性好、比表面积大等优点,常被应用于电催化氧还原反应.然而其在电催化氧还原反应中效率较低,对碳基材料进行Co、Mn掺杂有望提高其氧还原效率.本文采用静电纺丝技术制备出含有Co,Mn双金属的碳纳米纤维,经热解和硫化后碳纳米纤...     

片状NiWP@多面体NiWO电催化剂的制备及其析氢性能

采用水热法在泡沫镍上制备多面体镍钨氧化物(NiWO)前驱体,然后在不同温度下对前驱体进行磷化处理,获得片状镍钨磷化物(NiWP)@多面体NiWO复合电催化剂。结果表明：优化磷化温度可显著改善片状NiWP@多面体NiWO电催化析氢性能。当磷化温度为450℃时,所得电极具有较好的析氢催化活性,在1 mol·L^-1 KOH中仅需115 mV的过电位就能达到10 mA·cm^-2的电流密度,Tafel斜率为85 mV·dec^-1,与铂片的Tafel斜率相近。此外,24 h长期稳定性测试结果表明该电催化剂具有良好的稳定性。优异的性能可归因于片状NiWP@多面体NiWO复合结构增大了催化活性面积,减小了电荷/质量传输阻力,使得析氢反应中电子转移速度加快,反应动力学性能提高。     

钴氧化物负载的纳米金催化剂的制备及其性能研究

采用共沉淀法和金属有机配合物固载法，分别制备了钴氧化物负载的纳米金催化剂．考察了该催化剂对CO低温氧化反应的催化活性及其制备方法和制备条件，如焙烧温度和时间、金的负载量、活性组分前体、沉淀剂的滴加顺序等因素对催化性能的影响．结果表明：严格控制制备条件．上述两种方法制备的3％Au／Co3O4催化剂，对CO氧化反应都具有很高的催化活性，可分别于-22℃和-5℃将空气中1％的CO完全转化为CO2．：XRD和TEM测试结果显示．催化剂上的金颗粒大小在10nm范围内，载体为适度结晶的四氧化三钴．     

Hydrogen generation from methanolysis of sodium borohydride over Co/Al2O3 catalyst

Co/Al2O3 catalyst is prepared with an impregnation-chemical reduction method and used to catalyze the methanolysis of sodium borohydride (NaBH 4) for hydrogen generation.At solution temperature of 0 C,the methanolysis reaction can be effectively accelerated using Co/Al2O3 catalyst and provide a desirable hydrogen generation rate,which makes it suitable for applications under the circumstance of low environmental temperature.The byproduct of methanolysis reaction is analyzed by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).The characterization results indicate that methanol can be easily recovered after methanolysis reaction by hydrolysis of the methanolysis byproduct,NaB(OCH 3) 4.The catalytic activity of Co/Al2O3 towards NaBH 4 methanolysis can be further improved by appropriate calcination treatment.The catalytic methanolysis kinetics and catalyst reusability are also studied over the Co/Al2O3 catalyst calcined at the optimized temperature.     

PdAg/MIL-101(Fe)催化NaBH4水解制氢

将PdAg纳米颗粒负载到MIL-101(Fe)上作为硼氢化钠水解制氢的催化剂。采用XRD、TEM、HRTEM、XPS、SEM和EDS等方法对催化剂PdAg/MIL-101(Fe)的结构进行了表征。PdAg/MIL-101(Fe)在硼氢化钠水解制氢中表现出较高的催化活性,在温和的条件下水解制氢最大速率为2.60 L·min^–1·g_cat.^–1。详细研究了反应温度、催化剂用量、氢氧化钠和硼氢化钠浓度对该催化反应的影响规律。结果发现,制氢速率很大程度上依赖于反应温度,随着反应温度的升高,制氢速率明显增加,制氢的表观活化能为54.89 kJ·mol^–1。该催化剂重用性能好,5次循环后仍能保持活性。     

硼氢化钠水解制氢的研究

采用置换镀的方法在泡沫镍基体上获得不同载钌量的NaBH4水解制氢催化剂。实验结果表明，NaBH4水解制氢反应为零级反应，氢气生成速率随载钌量的增加而变快；当泡沫镍表面完全被钌覆盖时，载钌量为6%，相应的催化能力最强。与离子交换树脂载钌催化剂相比，泡沫镍载钌催化剂更稳定、耐用。实验还证实，30%比35%的NaBH4水溶液在相同的催化剂作用下更易发生水解反应；NaBH4水溶液中加入少量的NaOH有助于提高钌催化剂的催化性能。通过对NaBH4储氢体系的能量计算，说明采用该氢源体系的微型燃料电池的能量密度有望达到甚至超过锂离子电池的比能量水平。     

CoB/C催化硼氢化钠水解制氢的性能

使用浸渍负载-还原法及化学镀法制备了活性炭负载的CoB催化剂,研究了这些催化剂催化硼氢化钠水解制氢反应的性能。在温度为20℃,反应液为1%NaBH4+5%NaOH的条件下,浸渍负载-还原法制备的CoB/C催化剂的产氢活性为2 022mL.min-1.g-1(Co),而化学镀法制备的CoB/C催化剂的产氢活性可达2 503 mL.min-1.g-1(Co),相同条件下非负载的CoB催化剂的产氢活性仅为1 351 mL.min-1.g-1(Co)。化学镀法制备的CoB/C催化剂重复使用5次后其活性仍能保持初始活性的70%,而浸渍负载的CoB/C催化剂及非负载的CoB催化剂的活性分别降至初始活性的30%和10%,化学镀法制备的CoB/C催化剂显示出更好的催化性能。此外该催化剂在空气中放置30 d后催化活性没有明显下降,这为其存储和使用带来了便利。进一步的物理化学表征表明,非负载的CoB极易团聚,形成的二次粒子粒径在400~800 nm,而活性炭负载的CoB催化剂团聚现象则大大减弱,CoB的分散性明显好于非负载催化剂。载体的存在可进一步阻止CoB活性组分在催化反应过程中发生团聚而避免活性下降。化学镀法制备的催化剂中,载体与CoB之间有更强的相互作用而使得后者结合紧密,分散良好,不易流失,催化剂整体上具有更好的稳定性。     

钌/氮掺杂石墨烯催化硼氢化钠水解制氢的研究

本文采用原位合成法制备了钌/氮掺杂石墨烯(Ru/NGR)催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂的结构形貌进行了表征。将Ru/NGR催化剂应用于硼氢化钠水解制氢体系,考察了钌的负载量、硼氢化钠的浓度、反应温度等对硼氢化钠产氢的催化性能的影响。研究结果表明:当温度为25℃,硼氢化钠浓度为2 wt%,钌负载量为3.9%时,产氢速率可达32.95 L·(gRu·min)^-1。通过对Ru/NGR催化剂催化硼氢化钠水解反应动力学数据研究研究得出该催化剂的活化能为46 kJ·mol^-1。     

Preparation of different thin film catalysts by direct current magnetron sputtering for hydrogen generation

In this study, thin films of Co, Ni, Pd, and Pt were prepared on Co ₃ O ₄ support material in pellet form using the direct current (DC) magnetron sputtering method for use as catalysts for hydrogen generation from NaBH ₄ .Characterization of the catalysts was carried out using X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). According to cross-sectional SEM images, catalyst thicknesses were observed in the range of approximately 115.3–495.8 nm. The particle sizes were approximately 25.0, 21.4, 33.9, and 9.5 nm for Ni-Co ₃ O ₄ , Co-Co ₃ O ₄ , Pd-Co ₃ O ₄ , and Pt-Co ₃ O ₄ catalysts, respectively. The increase in NaOH initial concentration provides an increase in the rate of hydrogen generation for Co, Ni, and Pd catalysts. A maximum hydrogen generation rate of 1653 mL/g _cat .min was obtained for the Pt-Co ₃ O ₄ catalyst.     

硼氢化钠催化水解制氢*

硼氢化钠（NaBH₄）催化水解制氢是一项具备车载氢源应用前景的储氢/制氢一体化技术。本文介绍了该技术催化水解制氢的原理,综述了制氢催化剂、反应动力学、反应机理、反应装置的设计和反应副产物回收利用的最新研究进展,讨论了该技术研发中需解决的问题。水解制氢系统的实际应用需研发高效、耐久性负载型催化剂。制氢装置的设计应考虑反应热的综合利用、燃料电池产生的水循环利用及膜分离技术的应用。NaBH4的高效再生将降低其生产成本,实现NaBH4基水解制氢系统的商业化应用。     

Reaction mechanisms of the hydrolysis of sodium borohydride: A discussion focusing on cobalt-based catalysts

In the field of hydrolysis of sodium borohydride, most of the works deal with metal-based catalysis and catalytic performance. Knowledge of reaction mechanisms, especially when a cobalt-based catalyst is used, is limited. This review has therefore two objectives. It aims at surveying the reaction paths and the related kinetic models proposed hitherto, and at discussing the mechanisms that could take place on Co@B_αO_β(OH)_γ, an original catalytic phase with a core@shell-type structure. It stands out that the nature of the catalytic surface of cobalt is not well known and that a sophisticated kinetic model is necessary to efficiently predict the reaction mechanisms.     

负载Ni催化剂用于乙二醇蒸汽重整制氢催化性能研究

采用等体积浸渍法和共沉淀法制备了Ni催化剂,在固定床反应器上考察了Ni负载量、焙烧温度、反应温度等因素对乙二醇低温重整制氢反应活性和选择性的影响。应用X射线衍射、氮物理吸附、H₂程序升温还原等技术对负载型Ni催化剂进行了表征。结果表明,共沉淀法制备的Ni/CeO₂催化剂具有较小的NiO颗粒与CeO₂载体颗粒粒径,催化活性较高。添加少量氧化钴到Ni/CeO₂催化剂中可使H₂收率达72.6%,EG转化率达93.1%。在CeO₂中添加Al₂O₃能提高负载Ni催化剂的活性,乙二醇转化率达94.0%,H₂收率达67.0%;但添加SiO₂则使其活性明显变差。