羟基磷灰石负载Ru催化氨硼烷产氢性能研究

采用浸渍-还原法制备了Ru/羟基磷灰石(HAP)催化剂,并考察了Ru负载量、还原剂硼氢化钠的用量、还原温度以及反应条件对催化剂Ru/HAP催化BH₃NH₃水解产氢的影响.结果表明:当Ru的负载质量分数为0.3%、Ru与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1.0:2.2、还原温度为303 K时,Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢的转化频率T_OF为125 mol H₂·mol^-1Ru·min^-1.当搅拌转速为450 r·min^-1时,外扩散限制消除,产氢速率最大.产氢速率与催化剂浓度成正比,氨硼烷水解产氢反应由催化剂界面反应控制,Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对催化剂浓度反应级数为0.8.随着反应温度的升高,氨硼烷产氢速率系数增大,副产物偏硼酸钠越易从催化剂表面脱附,产氢速率逐渐增大.反应动力学计算表明Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对氨硼烷浓度为0级反应,活化能为44 kJ·mol^-1.     

Ru/ZrO2催化剂催化氨硼烷水解产氢研究

采用浸渍-化学还原法制备了Ru/ZrO_2催化剂,并考察了钌负载量、硼氢化钠的用量、还原温度以及反应条件对催化剂Ru/ZrO_2催化BH_3NH_3水解产氢的影响。结果表明,在钌的负载量为0.4%,钌与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1∶1.6,还原温度为303 K时,Ru微晶尺寸为3.2 nm, Ru/ZrO_2催化剂催化BH_3NH_3水解产氢的转化频率TOF(turn over frequency)为38.4 mol/mol(Ru)·min。搅拌转速为450 r/min时,外扩散限制消除,产氢速率最大;产氢速率与催化剂用量成正比,氨硼烷水解产氢反应由催化剂界面反应控制;随着反应温度的升高,氨硼烷产氢速率系数增大,副产物偏硼酸钠越易从催化剂表面脱附,产氢速率越大。反应动力学计算表明Ru/ZrO_2催化剂催化BH_3NH_3水解产氢速率与氨硼烷浓度无关,活化能为66 kJ/mol。     

镁基固态储氢材料研究进展

 镁基储氢材料具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料。利用镁基储氢材料供氢主要有热分解放氢和水解产氢2种途径。MgH₂的热分解放氢焓值高（75 kJ/mol H₂）,造成其放氢温度较高、动力学差; MgH₂的水解过程中,由于常温水解产物Mg（OH）₂逐渐包裹在MgH₂表面,阻隔了MgH₂与水的接触,从而导致水解产氢效率较低。近年来,大量研究工作聚焦于改善MgH₂的热解/水解供氢性能及实际应用,已经取得了大量成果。针对目前国内外镁基固态储氢材料的研发,总结了材料/结构改性、反应条件对镁基储氢材料的热解/水解性能的影响,重点阐述了固态镁基储氢材料组成成分-微观结构-储放氢性能之间的关系,并对镁基储氢系统及实际应用场景进行了归纳。未来通过镁基固态储运氢技术的发展,将实现氢气的高安全、高效及大规模储运,助力中国氢能产业的发展。     

钯单原子负载氮掺杂碳催化剂的制备及其室温催化甲醛水溶液制氢性能

以高温热解金属有机框架生成的氮掺杂碳材料(CN)为载体，钯单原子(Pd₁)为活性组分，制备负载Pd₁的催化剂(Pd₁/CN)。使用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)对Pd₁/CN催化剂进行了结构和形貌表征，并评价了其在室温条件下催化甲醛产氢性能。结果表明：Pd₁/CN催化剂的制氢性能明显优于常规Pd纳米颗粒(NPs)和负载Pd纳米颗粒的Pd/CN。分析反应条件对产氢性能的影响发现，在1 mol/L NaOH和0.6 mol/L HCHO浓度下，Pd₁/CN催化剂30 min内的产氢量最高，可达54.5 mL,并表现出优异的循环稳定性。     

BiVO4微球负载RuAg纳米合金高效催化氨硼烷水解产氢

采用一步水热法合成出BiVO_4微球,首次以BiVO_4微球为载体通过浸渍还原法,制备出Ru/Ag不同摩尔比的RuAg@BiVO_4催化剂,并用于催化氨硼烷水解产氢.催化剂的结构、组成、形貌以及负载金属的电子状态分别运用XRD、TEM、SEM、EDS、XPS等手段进行表征,并探究催化剂在不同温度下的催化活性.结果发现,由于双金属Ru和Ag之间强的电子效应以及金属RuAg与载体BiVO_4微球之间的双功能机制,使RuAg@BiVO_4表现出高的催化活性,其中Ru_(0.6)Ag_(0.8)@BiVO_4的催化性能最佳,该反应的活化能(Ea)和转化频率(TOF)分别为33.8 kJ/mol和150.5 mol H_2 min~(-1)(mol Ru)~(-1),这种制备简单、催化活性显著的催化剂为新型高效催化剂的研究提供了重要的参考价值.     

炭微球负载钴催化剂的原位制备及其催化产氢性能研究

分别以葡萄糖和硝酸钴为炭源和钴源,采用水热炭化法原位制备了炭微球负载钴金属催化剂(Co/CMS),借助扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)表征所制催化剂微观形貌和元素组成,利用该催化剂进行了催化硼氢化钾水解产氢实验并分析了相关催化反应的动力学过程。结果表明,所制Co/CMS催化剂球状形态完整、尺寸分布均匀,炭微球平均直径约为3.98μm,钴金属均匀负载于炭微球表面;Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢反应具有较高的催化活性,负载钴金属对催化剂的性能有显著影响,钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化产氢效率达到11 088 mL_(H_2)·g■·h~(-1);产氢速率受硼氢化钾溶液浓度影响不大,但对反应温度较敏感;钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化硼氢化钾溶液水解制氢反应的活化能约为33.75 kJ·mol~(-1),低于Pt/C和Ru/C贵金属催化剂相应值,表明所制Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢具有较好的催化性能。     

Na2S改性CoSO4催化氨硼烷水解放氢

以Na₂S和CoSO₄为原料,采用水热法和烧结制备了一种CoSO₄和Co₃O₄两相共存的Co基催化剂(命名为Co₃O₄-CS(NS))用于催化氨硼烷水解.研究表明,由于CoSO₄和Co₃O₄的协同效应使得该催化剂对氨硼烷水解表现出良好的催化性能.在催化剂直接添加量为10 wt.%、水料比为25 mL/g和反应温度为40℃的反应条件下,每0.2 g AB/Co₃O₄-CS(NS)复合物在2.5 min内放氢量达到440.06 mL,对应的放氢速率为8 801.2 mL/(min·g_cat),氢转化率为92.6%,反应活化能为50.4 kJ/mol.     

原位还原第四周期过渡金属盐催化氨硼烷水解产氢研究

该文探究了原位还原第四周期过渡金属盐(FeCl₂、CoCl₂、NiCl₂、CuCl₂和ZnCl₂)催化氨硼烷水解产氢性能,发现它们催化氨硼烷水解产氢活性由高至低依次为CuCl₂>CoCl₂>NiCl₂>FeCl₂>ZnCl₂,这些盐催化氨硼烷水解产氢速率与它们及其相应金属组成电对的标准还原电极电势呈近似线性关系,这说明标准还原电势越高,相应金属盐越易被还原为金属,对应金属催化剂催化氨硼烷水解产氢的活性越高.在原位还原CuCl₂、CoCl₂和NiCl₂催化剂中分别存在金属Cu、Co和Ni物相,催化氨硼烷水解产氢速率较快.原位还原CoCl₂、NiCl₂和CuCl₂催化氨硼烷水解产氢的最佳搅拌速率分别为210、480和210 r·min^-1,最佳用量分别为0.001 0、0.000 5和0.002 0 mol,转化频率(T_OF)分别为104.9 mol H₂·mol^-1Co·min^-1、21.6 mol H₂·mol^-1Ni·min^-1和217.2 mol H₂·mol^-1Cu·min^-1.动力学计算结果表明原位还原CoCl₂、NiCl₂和CuCl₂催化氨硼烷水解产氢的活化能分别为35、65和6 kJ·mol^-1.原位还原CoCl₂催化剂具有磁性,易与反应液分离,且团聚不明显,循环使用性能显著优于原位还原的CuCl₂.     

Cu2O-TiO2复合膜的制备及其光催化与产氢性能

采用电化学沉积和涂覆法将窄带半导体材料Cu₂O与TiO₂复合制备了Cu₂O-TiO₂复合材料薄膜,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)进行了表征。以甲醇溶液为模拟废水进行产氢性能的测试,探究了光源、TiO₂质量分数、甲醇体积分数、pH对产氢性能的影响。实验表明:制备的Cu₂O-TiO₂复合薄膜材料可直接在太阳光下催化水中甲醇产氢,且甲醇体积分数越高产氢量越大,在甲醇体积分数为50%且在偏酸性时产氢量最大。     

Pd/CeO2对2,4-二氯苯氧乙酸的液相催化加氢脱氯

采用NaBH₄还原法分别制备了不同载体CeO₂、活性炭(AC)和石英砂(SiO₂)的负载型Pd基催化剂。采用Zeta电位、X射线衍射、透射电子显微镜等手段对催化剂进行表征，并利用高活性Pd/CeO₂催化剂对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)进行液相加氢脱氯反应研究。研究结果表明：载体对催化剂活性影响较大，其中Pd/CeO₂催化剂具有高等电点、较强的金属-载体相互作用以及Pd颗粒高分散度的活性特征；Pd/CeO₂催化剂对2,4-D的脱氯效果随Pd负载量增加而增加，随pH值的增加呈现先升高后降低的趋势；Pd/CeO₂催化剂对2,4-D的加氢脱氯反应符合Langumir-Hinshelwood模型，表明2,4-D在催化剂表面的吸附是反应的速率控制步骤，且Pd/CeO₂对不同的污染物都表现出较高的液相加氢还原活性。     

Ru基化合物催化制氢的研究进展

氢的存储是车载燃料电池发展的关键环节。甲醇在室温下呈液态并且储氢量达12.6wt%,然而分解甲醇制氢需要较高的温度(超过200℃)和压强(25~50bar)。最近研究者报道了利用单核钌(Ru)基化合物作催化剂,在常温常压条件下可以将甲醇分解成CO_2和H_2;利用双核Ru基化合物作催化剂,可以将多聚甲醛或甲醛与水的混合溶液有选择性地脱氢生成H_2和CO_2,但是关于Ru基化合物微观层次的催化机制还需要进一步研究。本文综述了不同配体构型和不同种类配体对催化剂活性的影响及其脱氢路径,以及催化剂的催化活性和溶液的pH值之间的关系,阐明如何改进现有单核Ru基钳型化合物和双核Ru基化合物催化剂的性能,设计催化活性更优良的新型催化剂。     

碳纤维负载硼化钴催化硼氢化钠水解制氢

利用浸渍负载-还原法制备碳纤维负载Co-B催化剂,研究反应温度、稳定剂(NaOH和CH3COONa)浓度及反应物(NaBH4)浓度对催化剂活性的影响.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂进行表征分析,并研究NaBH4的水解动力学行为.实验结果表明:碳纤维负载Co-B催化剂以非晶形式存在;在40℃,以0.19mol/L NaOH为稳定剂时,催化NaBH4水解10min氢气产率约为96%;当NaBH4浓度较低时,其水解反应近似为一级反应.     

层状材料负载钌纳米簇及催化性能

通过离子交换与原位还原,实现了钉纳米簇在蒙脱石层间的负载.采用X射线衍射,透射电镜,X射线荧光分析多种手段对所制备的负载催化剂的结构、形貌和钌纳米簇负载量进行了表征;以硼氢化钠和水反应作为探针反应,考察了负载钉纳米簇对硼氢化钠水解产氢的催化性能.结果表明:钌纳米簇成功被引入蒙脱石的层间,插层后的钌纳米簇粉体分散度高,平...     

超临界水中半纤维素气化制氢的影响因素分析

以碱性化合物KaCO3、Ca（OH）2以及Ru／C为催化剂，在间歇式高压反应釜中，对半纤维素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究．结果表明：3种催化剂都有较好的催化作用，其中Ru／C的效果最佳，当加入0．8g时，每千克半纤维素可生成14．365m01 H2，约为不加入催化剂时的3．8倍，为单独加入K2CO3、Ca（OH）2时的1．6和1．9倍，气化率和氢转化率也有很大提高，分别达到77％和126％．同时，催化剂混合使用要比单独一种催化剂的效果好．温度的提高可明显提高H2产量，同时降低CH4产量．此外，停留时间对气化效果也有一定的影响，20min时气化效果最佳．     

氯化铝对脱水污泥超临界水气化产氢的影响

如何选择或开发合适的催化剂以提高产氢量成为污泥超临界水气化技术,是实现实际应用的关键。选取氯化铝(AlCl_3)作为催化剂,以污水厂脱水污泥为对象,采用间歇式高温高压反应釜,在400℃、24 MPa、30 min的条件下进行超临界水催化气化实验。分析AlCl_3对脱水污泥超临界水气化产氢以及关键产物的影响,探讨AlCl_3的催化机理。结果表明,AlCl_3能够显著促进脱水污泥超临界水气化产氢,在6wt%添加量下氢气产率达到11.52 mol/kg OM,比不添加提高了近43倍。AlCl_3的添加会促进小分子有机物聚合生成酚类物质,抑制小分子聚合生成焦炭。AlCl_3催化机理是水解生成HCl和A_l2(OH)_3。HCl作为酸性水解剂,促进污泥中碳水化合物在亚临界条件下水热解转化成小分子物质,并进一步在超临界条件下气化产生氢气;Al_2(OH)_3作为碱性化合物催化剂,促进水气转化反应促进产氢,二者共同作用促进脱水污泥超临界水气化产氢。     

偏硼酸钠与镁和氢反应的硼氢化钠生成(英文)

高的氢压和反应温度有利于片硼酸钠与镁和氢反应生成硼氢化钠,但温度接近镁的熔点时不利于硼氢化钠的生成。在反应物中添加铁、镍和钴将加速硼氢化钠的生成,而铜的加入却阻碍硼氢化钠的生成。     

暗发酵制氢代谢途径研究进展

氢能因具备高热值、燃烧产物无污染、原料来源广泛等优点成为最具潜力的新能源之一。暗发酵因不受光照限制，产氢能力强，并可以解决环境污染问题而成为研究的热点。该文主要综述了暗发酵制氢的代谢途径及其研究进展，重点阐述了产氢菌株关键酶或基因改造的最新研究成果，并对其未来的应用进行了展望。     

酯化、水解两步法合成苯甲醇的工艺优化

以氯化苄和甲酸钠为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵作为相转移催化剂,通过酯化和水解两步法合成苯甲醇。分别考察原料摩尔比、酯化反应温度、催化剂用量、初始水量等因素对酯化反应的影响以及水解反应温度、加碱方式、初始水量等因素对水解反应的影响。结果表明:适宜的氯化苄与甲酸钠摩尔比为1∶1,酯化反应温度为110～115℃,催化剂用量为2%(以氯化苄为基准),初始水量与氯化苄的体积比为1∶1;适宜的水解反应温度为100℃,加碱速率为5 mL/h,酯化液与水的体积比为1∶1。在最优工艺条件下,苯甲醇的收率可达98%。     

液相有机氢载体的催化研究与应用

氢能清洁高效、能量密度高，是理想的能源载体，也是公认的未来能源发展方向之一。氢气的存储是氢能利用的关键环节，目前仍没有完美适配所有场景的储氢材料，储氢技术的选择势必要以使用场景为导向。液相有机氢载体（liquid organic hydrogen carriers，LOHCs）作为一种液相储氢材料，在运输方面具有独特的应用优势。本文介绍了常见的液相有机储氢材料，重点探讨了适用于运输工具（车、船、航空器等）的LOHCs，综述其加氢/脱氢的催化研究进展、应用技术难点，并展望了其应用前景。