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.     

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。     

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.     

电镀法制备Ru/Ni-foam催化剂及其催化硼氢化钠水解产氢性能研究

氢能作为一种高效、环保的可再生能源，具有广阔的应用前景，通过催化剂使硼氢化钠（NaBH₄）水解产氢是一种安全、高效和实用性强的化学产氢技术。以电化学沉积方法制备的Ru/Ni-foam（Ru/NF）作为硼氢化钠水解制氢的催化剂，研究了不同的反应温度、不同的硼氢化钠浓度、不同的反应pH以及催化剂稳定性4种因素对该催化反应的影响规律。结果表明：用电镀方法得到的Ru/NF催化剂在10%（质量分数）NaOH、15% NaBH₄、室温条件下，可以达到1894 mL/（min·g）的产氢速率，具有很好的实际应用前景。     

纳米双金属Ru-Co嵌入UIO-66-NH2协同催化氨硼烷水解产氢研究

采用浸渍还原法成功制备不同比例的双金属负载型催化剂Ru Co@UIO-66-NH_2,并用于室温催化氨硼烷水解产氢性能研究.通过一系列表征手段分析了该催化剂的结构、粒径分布、元素组成及价态,并在室温下通过催化氨硼烷水解释氢实验研究其催化活性.结果表明,非贵金属Co的加入能显著提高Ru的催化活性,Ru1Co1@UIO-66-NH_2催化剂表现出最高的催化活性,其TOF值为570. 8 mol H_2min~(-1)(mol Ru)~(-1),活化能为39. 2 k J mol~(-1).     

磁性花生壳负载钯催化剂的制备及催化氨硼烷释氢性能

以高锰酸钾改性后的花生壳为原料,通过共沉淀法制备了磁性花生壳(PSK-Fe_3O_4)复合材料,并以其为载体制备了磁性花生壳负载钯催化剂(Pd/PSK-Fe_3O_4).以XRD、FT-IR、TEM、XPS、TG等表征手段对该催化剂进行了表征,并将其应用于催化氨硼烷水解释氢.结果表明:Pd/PSK-Fe_3O_4催化剂在催化氨硼烷水解反应中表现出较好的催化活性,其转换频率(TOF)为6.7 mol_(H2)·mol_(Pd)~(-1)·min~(-1),表观活化能(E_(app))为28.0 kJ mol~(-1).Pd/PSK-Fe_3O_4催化氨硼烷水解释氢反应对于催化剂浓度和氨硼烷浓度的反应级数分别为一级和零级.此外,循环实验表明该催化剂具有较好的循环稳定性.     

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。     

Ni1/g-C3N4催化乙炔加氢反应的密度泛函理论研究

乙烯是石化产业的主要原料之一，广泛运用于工业生产和基本生活。乙烯中少量的乙炔杂质从根本上会影响下游产品，那么乙炔选择性加氢就可以提高乙烯产量，减少杂质产生。本文中构建了Ni₁/g-C₃N₄催化剂模型，以密度泛函理论为依据，从B3LYP泛函基组出发，计算过程中采用DFT-D3校正。对Ni原子使用LAN2DZ赝势，对于C, H, N非金属原子使用6-31g^**基组。通过分析静电势、态密度和在催化剂上的吸附行为，系统性研究了Ni₁/g-C₃N₄催化剂催化乙炔加氢的反应机理，详细阐述了选择性和活性。结果表明，Ni₁/g-C₃N₄催化乙炔加氢的最优反应路径是乙炔加氢生成乙烯，能垒是20.05 kcal·mol^-1;乙烯加氢生成乙烷，能垒是90.29 kcal·mol^-1。Ni₁/g-C₃N     

Cu/ZnO-Pd/WO3/ZrO2催化甘油氢解制取1,2-丙二醇

为了提高铜基催化利在甘油氢解制1,2-丙二醇反应中的稳定性,制备Cu/ZnO和Pd/WO₃/ZRO₂混合催化剂采用H₂程序升温还原（H₂-TPR）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和N₂吸附技术对催化剂的还原性能、酸性进行表征。在连续流动固定床反应器中考察Cu/ZnO-Pd/WO₃/ZrO₂混合催化剂对甘油氢解反应的催化活性和稳定性。结果表明:添加Pd/WO₃/ZrO₂可降低Cu/ZnO催化剂的还原温度;混合催化剂催化甘油氢解制1,2-丙二醇的稳定性与WO₃/ZrO₂的酸密度有顺变关系,WO₃/ZrO₃的酸密度越高,所构成的混合催化剂稳定性越好;均匀混合的Cu/ZnO-Pd/WO₃/ZrO₂催化剂对甘油氢解反应催化活性和稳定性高。     

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.     

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.     

半夹心钌分子催化剂的水氧化电催化

设计和合成以五甲基环戊二烯基(Cp^*)半夹心钌配合物为代表的一种具有开放的空间结构和高电荷密度的分子催化剂,通过对配体的调控,成功筛选出具有良好水氧化电催化活性、易固载到电极表面且在强碱性环境下抗水解的［Cp^*Ru(PPh₃)₂Cl］Cl配合物分子.电化学和在线微分电化学质谱实验表明:该分子可提供易于被进攻Ru(Ⅴ)活性中心,显著加速水氧化生成O₂的反应速率.     

FeVO4-H2O2体系中酸性品红的降解性能研究

为提高印染废水的高效、快速降解,进行了FeVO₄催化降解酸性品红水溶液的研究,考察了双氧水的初始浓度、催化剂用量和反应温度对脱色率和反应速率常数的影响。结果表明:在使用FeVO₄作为非均相Fenton催化剂时,酸性品红的氧化降解反应可以使用假一级反应动力学模型进行描述。FeVO₄投加量的增加和温度的增大都可以显著提高酸性品红降解反应速率常数。在H₂O₂浓度为13.6 mmol·L^-1,FeVO₄投加量为1.0 g·L^-1,温度25 ℃条件下,60 min时FeVO₄对酸性品红水溶液的降解率达到94.5%。同时,根据不同温度下的反应速率常数,并结合Arrhenius方程计算出酸性品红降解过程的假一级反应的活化能Ea为60.24 kJ·mol^–1。为利用多相类Fenton催化剂方法处理含酸性品红的印染废水提供理论依据。     

负载零价铜的纳米多孔碳材料催化氧化罗丹明B的研究

以铜基MOF (HKUST-1, [Cu₃(BTC)₂], BTC为1,3,5-苯三甲酸)为模板, 利用一步碳化法制备负载零价铜的纳米多孔碳材料NPC@Cu。以此 NPC@Cu为催化剂, 活化过一硫酸氢钾(PMS), 在常温常压下异相催化氧化处理模拟的偶氮染料废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行表征, 并研究反应过程中催化剂投加量、氧化剂投加量和初始pH值对降解效率的影响。实验结果表明, 在催化剂用量为0.1 g/L, PMS浓度为2.00 mmol/L, pH值为7的条件下, 反应进行45分钟后, 浓度为0.10 mmol/L的RhB降解率可达到 100%。通过自由基捕捉实验, 证明体系中存在SO₄^–·和·OH两种自由基,表明NPC@Cu是一种性能良好的催化材料。     

阳离子标准熵、 水合焓与配分函数的相关性

根据独立共同可别粒子体系的熵与配分函数关系, 建立70种固体化合物中阳离子标 准熵［Ｓ⁰_m／(J·mol^-1·K^-1)］与 其相对原子质量(A_r,i)、 电子层数（n_i）的数学模型： Ｓ⁰ _m=-0.51＋3.59·(1.5ln A_r,i)^1.4-0.31 (ln n_i)², R=0.9996. 对于独立共同不可别粒子体系的焓与配分函数的关系, 建立51种金属离子水合 热［Δ_hH_m／（kJ·mol^-1）］与其基态能量(ε_i )的回归方程为： -Δ_hH_m =46.93＋525.49ε_i , R=0.9920. 以上模型的计算值与实验值都基本吻合.     

硅藻土负载纳米Fe3O4催化臭氧处理渗滤液膜滤浓缩液混沉出水

以垃圾渗滤液膜滤浓缩液混沉出水为研究对象,制备硅藻土负载纳米Fe₃O₄作为催化剂催化臭氧处理浓缩液.考察溶液初始pH值、臭氧体积流量和催化剂投加量对处理效率的影响.结果表明:在溶液初始pH值为7,臭氧体积流量为1.0 L·min^-1,催化剂投加量为0.8 g·L^-1,反应时间为90 min时,化学需氧量(COD)和UV₂₅₄去除率分别为67.8%和86.3%.对进出水进行三维荧光光谱(3D-EEM)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析的结果表明:经催化臭氧氧化处理以后,浓缩液中的腐殖酸、富里酸和色氨酸等难降解物质大幅度减少;烷烃类、酚类和杂环类物质质量分数下降,烷烃类衍生物质量分数上升;硅藻土负载纳米Fe₃O₄催化臭氧对于浓缩液有着较好的处理效果.     

不同湿度环境下CH3NH3PbI3薄膜的退化过程

实验分析了在15%、50%和90%RH湿度条件下CH₃NH₃PbI₃薄膜退化过程.通过XRD测量发现不同湿度环境中CH₃NH₃PbI₃薄膜的退化产物为PbI₂,且在90%相对湿度(RH)环境下还观测到了退化中间产物水合物(CH₃NH₃)₄PbI₆·2H₂O.不同湿度环境中CH₃NH₃PbI₃薄膜退化速度不同,湿度越大,退化速度越快.通过载流子动力学的测量发现随着退化时间增长,CH₃NH₃PbI₃薄膜光生载流子数量不断减小.低湿度环境下CH₃NH₃PbI₃薄膜在退化过程中表现出缺陷钝化现象,载流子复合寿命随退化时间呈先上升后下降趋势.而在高湿度条件下,CH₃NH₃PbI₃薄膜出现缺陷增加现象,载流子复合寿命随退化时间呈下降趋势.     

原位光反应法合成过氧桥连草酸铀酰配合物

在室温和实验室灯光照射条件下, 通过原位光化学反应, 分别以乙二胺和二亚乙基三胺为模板, 合成3种过氧桥连的草酸铀酰配合物[NH₃(CH₂)₂NH₃]₃[(UO₂)₂O₂(C₂O₄)₄]·4H₂O (1), [NH₃(CH₂)₂NH₂(CH₂)₂NH₃]₂[(UO₂)₂O₂(C₂O₄)₄]·2H₂O (2)和[NH₃(CH₂)₂NH₂(CH₂)₂NH₃]₂[(UO₂)₂O₂(C₂O₄)₄] (3)。借助单晶X射线衍射、拉曼光谱(Raman)、粉末X射线衍射(PXRD)和热重分析(TGA), 对配合物的结构及其性质进行表征和分析。1和2中U-O₂-U二面角为180°, 而通常过氧配合物的过氧二面角小于180°。2和3中过氧键的键长比正常的过氧键长短, 其中2更接近超氧键的键长, 但价态和拉曼图谱都表明其为过氧键。