化学镀 Cu-Co-P 非晶合金及其催化性能表征

目的优化Cu-Co-P非晶合金的化学镀工艺,研究其对硼氢化钠水解制氢的催化性能。方法以铁片为基体,研究化学镀Cu-Co-P非晶合金的制备工艺,探讨镀液成分对沉积速率、镀液稳定性及镀层质量的影响,并根据研究结果筛选出化学镀Cu-Co-P的优化配方。采用该配方对氧化铝(γ-Al2O3)基体施镀,制备出负载型Cu-Co-P/γ-Al2O3非晶合金催化剂,对其组成、形貌和结构等进行表征。利用硼氢化钠水解制氢实验,评价制备的负载型Cu-Co-P多元合金催化剂的催化性能。结果根据优化配方制备出的负载型非晶合金Cu-Co-P/γ-Al2O3催化剂的比表面积为233 m2/g,相对组成为57.85%Cu+39.69%Co钴+2.46%P(均为质量分数)。45℃条件下,在20 m L含1 g硼氢化钠和1 g氢氧化钠的溶液中,硼氢化钠水解制氢的速率为1295 m L/(g·min)。结论化学镀Cu-Co-P的优化配方组成为:硫酸钴20 g/L,硫酸铜0.7 g/L,次亚磷酸钠40 g/L,柠檬酸钠20 g/L,EDTA-2Na 10 g/L,氟化铵25 g/L。工艺参数为:温度(85±1)℃,p H=9。     

负载型Co-Ni-Cr-P/γ-Al2O3催化剂的制备及其制氢性能研究

目的优化Co-Ni-Cr-P合金催化剂镀液配方,探究其催化碱性Na BH4溶液制备氢气的最佳条件。方法利用化学镀的方法,在三氧化二铝(γ-Al2O3)基体表面镀覆了Co-Ni-Cr-P合金。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、化学吸附仪(BET)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP),对该催化剂的结构、微观形貌等进行了系统表征。结果 Co-Ni-Cr-P合金镀层均匀地分布在三氧化二铝载体表面,ICP测得该催化剂的相对组成为48.46%Co+19.77%Ni+21.02%Cr+10.75%P(质量分数)。化学镀Co-Ni-Cr-P的实验参数为:21.96 g/L硫酸钴,2.44 g/L硫酸镍,0.6g/L硝酸铬,20 g/L柠檬酸钠,10 g/L氟化铵,40 g/L次亚磷酸钠,p H=9,温度(90±1)℃。结论 20 m L含4%的硼氢化钠溶液在40℃时的产氢速率约为1500 m L/(g·min)。根据动力学计算可得,Co-Ni-Cr-P/γ-Al2O3合金催化剂催化碱性Na BH4溶液制备氢气的反应活化能为45.96 k J/mol。     

Au/AC催化剂的制备及其催化性能

采用浸渍法制备改性活性炭负载金催化剂(Au/AC),并通过N2吸附-脱附、光电子能谱(XPS)对该催化剂进行表征,考察Au/AC催化剂在室温下对低浓度臭氧、甲苯以及二者共存时的催化分解性能.结果表明:Au/AC催化剂对臭氧具有优良的催化分解活性,在室温、空速76 000 h-1、相对湿度(45±5)%条件下,Au/AC对初始浓度为(55±5) mg/m3 的臭氧在2 300 min时的去除率为91.3%;Au/AC对甲苯的去除未表现出明显的催化分解性能,而是以吸附作用为主;在臭氧和甲苯共存的条件下,Au/AC对臭氧的催化分解活性显著降低;与臭氧反应后,Au/AC的表面石墨碳含量显著降低,说明臭氧能够通过Au/AC催化其与活性炭的反应得以降解,且在反应前后,活性组分Au能够保持稳定的单质价态.     

负载型Cu基结构催化剂的制备及其含氰废气净化性能研究

目的调整Cu基结构催化剂浸渍液的组分,研究其对丙烯腈、氰化氢含氰组分净化效率的影响。方法通过表面改性的方法,在常见的分子筛和氧化物表面负载不同种类与含量的助剂,得到结构催化剂,并且利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪、催化剂颗粒强度仪,对催化剂的微观形貌、结构特性和机械强度等进行系统表征。利用氢气程序升温还原(H_2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD),对催化剂表面物种的氧化还原性和酸性进行研究。结果通过筛选发现,添加Fe和Ce助剂得到的结构催化剂,在含氰废气净化过程中表现出优异的催化性能和稳定性。各浸渍组分均匀分布在所用的载体表面,经ICP分析测得催化剂中各负载组分的含量为4.5%Cu+1.1%Ce+1.2%Fe(均为质量分数)。利用该方法得到的催化剂比表面积高,孔道结构丰富,表面物种分布均匀且径向强度超过100 N/cm。含丙烯腈和氢氰酸的废气经过催化剂处理后,高效转化为无害的CO_2、H_2O和N_2。废气中丙烯腈含量小于0.5 mg/m~3,氰化氢小于1.9 mg/m~3,氮氧化物小于100 mg/m~3,均低于国家排放标准的限值,且经过2500h连续反应,未发现明显失活现象。另外,催化剂同时具有较好的丙烷催化燃烧去除性能和水热稳定性,450℃下300 h内丙烷的去除率保持在85%以上。结论开发了一种简捷的方法对常见载体(分子筛、氧化物)进行表面改性处理,调控催化剂表面物种的化学性质。通过浸渍过程赋予其高效净化含氰废气的性能,同时催化剂具有优异的活性、稳定性和机械强度,存在良好的工业化应用前景。     

介质阻挡低温等离子体法辅助制备钼钴基催化剂及其应用研究

对介质阻挡(DBD)低温等离子体法辅助制备催化剂的方法进行了研究。用DBD等离子体法制备了Mo/Co/K/ZSM-5催化剂。利用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜等对催化剂进行表征。结果表明,等离子体法和传统焙烧处理制备的催化剂性能相近,并且利用DBD低温等离子体处理的催化剂在预处理速度,催化剂微观颗粒尺寸,分散度等方面均优于传统焙烧的处理方式。预处理后的催化剂表面活性更有利于直接通过合成气制备液体烃类燃料。     

化学还原法制备铂及铂合金催化剂及其性能

采用混合水溶液浸渍,硼氢化钠还原的方法制备了微型直接甲醇燃料电池用电催化剂,包括碳载铂、碳载铂基合金电催化剂.XRD、SEM、EDX测试结果表明催化剂的粒度达纳米级,且分散性好、原子摩尔配比合理.将Pt/C、Pt合金/C分别作为电池的阴极和阳极电催化剂,通过电池的极化曲线和功率密度曲线筛选出最佳的催化剂组成.在室温下,甲醇浓度为2mol/L时,阴极采用30wt%Pt的Pt/C,阳极采用n(Pt)∶n(Ru)∶n(Ir)∶n(Mo) = 2∶1∶2∶3的PtRuIrMo/C电催化剂,其电池的性能最好.     

碳纳米管载钴析氢催化剂制备研究

铂基催化剂是目前应用最广泛的电解水制氢催化剂,但其储量较低、价格昂贵,从而制约了电解水技术的大规模应用和发展。为降低催化剂成本,过渡金属被广泛研究,基于此本文提出一种蒸发干燥混合溶液制备碳纳米管载钴析氢催化剂的制备方法。TEM和XRD表征结果显示,钴金属颗粒均匀分布于碳载体表面,其平均粒径大小不超过20 nm,属于典型的面心立方晶系。电化学测定结果表明,本方法制备的碳纳米管载钴催化剂具有一定的析氢性能,1 mol/L KOH溶液中,达到10和100 mA/cm²电流强度的过电位分别为180和360 mV,连续运行25 h,催化性能稳定。     

纳米CeO2及其复合催化剂的制备及对CO氧化的催化性能

以硝酸铈和氢氧化钠为原料,使用超声雾化工艺实现微区反应制备纳米CeO2粉体和掺铜CeO2复合粉体;再以硝酸铈为铈源,氨水为沉淀剂,用凹凸棒石为载体合成凹凸棒石负载CeO2纳米复合材料.利用XRD、TEM、HRTEM和BET-N2等手段对所得产物的成分、物相结构和形貌进行表征,研究所制备的纳米CeO2及其复合催化剂对CO氧化的催化性能.结果表明:所制备的纳米CeO2粉体和掺铜CeO2复合粉体呈球形,粒径均为4～5 nm,且单分散性好;所合成的CeO2/凹凸棒石纳米复合材料中,CeO2颗粒均匀包覆在凹凸棒石表面.催化实验结果表明:CeO2颗粒越小、比表面积越大,对CO氧化的催化活性就越高;凹凸棒石负载CeO2纳米复合催化剂具有很强的协同催化效应,可提高其催化活性;Cu(5%)-Ce-O催化剂对CO氧化具有最好的催化活性,表明铜的掺入有利于提高CeO2在CO催化氧化反应中的低温活性,降低起燃温度.     

喷雾干燥法制备碳载铂钴镍合金催化剂及其甲醇催化氧化性能研究

本文以氯铂酸、氯化镍和硝酸钴为原料,XC-72炭黑为载体,通过雾化干燥法结合煅烧还原制备碳载铂基（PtCo Ni）分散性好的多元合金纳米粒子催化剂。重点研究表面经过改性的炭黑对合金纳米粒子形成和分散的影响规律,研究碳载PtCoNi（原子比为1:1:1）合金纳米粒子的甲醇催化氧化活性、抗CO中毒能力和耐久性,以及不同原子比对催化氧化甲醇活性和抗CO中毒能力的影响规律。研究结果表明,采用表面改性后的炭黑作为载体,制备的碳载铂基（PtCoNi）催化剂为合金纳米粒子,且纳米粒子在炭黑表面分散均匀,粒径分布在1-4nm,平均粒径为2.3nm;与商用的Pt/C催化剂相比,PtCoNi/C（原子比为1:1:1）催化剂具有更高的甲醇催化氧化活性、耐久性和抗CO中毒性;不同原子比铂基多元催化剂在催化氧化甲醇活性上的顺序为：PtCoNi/C>Pt3CoNi/C>Pt5CoNi/C,抗CO中毒性顺序为：PtCoNi/C>Pt3CoNi/C>Pt5CoNi/C。     

La改性Pd基催化剂催化甲烷氧化的抗水热性能研究

甲烷是第二大温室气体,其年度增温潜能是CO2的26～28倍。天然气车排放尾气中的主要成分为未燃烧完全的甲烷和高浓度的水(高达20%),目前已有大量研究表明水会严重影响Pd活性组分的催化活性及氧化铝载体的催化稳定性,因此如何在高含水废气中处理这些甲烷一直是天然气车后处理催化剂的研究热点。本研究采用等体积浸渍法制备了改性载体(AlLa5、AlLa10和AlLa15),并用过量浸渍法将0.5%Pd负载到改性载体Al2O3-La和未改性载体γ-Al2O3上,同时考察了La的引入比例对催化剂催化甲烷氧化中的耐水热性能影响,用N2物理吸脱附、CO脉冲吸附、XPS和XRD等方法对所制备催化剂进行表征。结果表明,La的加入明显提高催化剂在催化甲烷氧化中的耐水热性能,其中Pd/AlLa5表现出最优异的耐水热稳定性。     

云母负载纳米二氧化钛的制备及光催化性能

以TiCl4为钛源,NaOH为沉淀剂,采用水解-沉淀法制备出云母负载纳米TiO2光催化剂(TiO2/M),采用TG,XRD,SEM,UV等手段对所制备的粉体进行了性能表征;并以日光色镝灯为光源,研究了催化剂对甲基橙的光降解活性.讨论了材料制备过程中焙烧温度、光催化剂添加量、重复次数对光降解甲基橙活性的影响.结果表明:纳米TiO2物相为锐钛矿相和金红石相混晶,平均晶粒尺寸为10～30 nm,颗粒在云母表面形成均匀牢固的包覆层,制备的云母负载纳米TiO2光催化剂对200～370am的紫外光有较高的吸收率.经400℃焙烧2 h制备的光催化剂以5 g/L加入时,60 min对甲基橙的降解率达到80%;相同条件下重复利用3次,60 min对甲基橙的降解率仍然可高达49%.     

PEMFC催化剂的制备及性能

用原位还原法制备了Pt-Ru/C,Pt-Sn/C和Pt-Au/C几类合金型PEMFC催化剂,并用XRD和TEM等技术表征了催化剂的粒子大小、粒径分布及形成合金状况;用交流阻抗法和PEMFC单池评价系统测试了催化剂的催化活性及抗CO能力.研究结果表明:这些催化剂中Pt-Ru/C的综合性能高于Pt-Sn/C和Pt-Au/C的综合性能,对阳极反应的催化活性及抗CO能力均最强.     

Ag作催化剂制备的SiC纳米材料的形貌及其发光性能

用化学气相沉积法(CVD)通过碳热还原反应在Si(100)衬底上以Ag纳米颗粒为催化剂制备了糖葫芦状的SiC纳米棒。硅源为溶胶凝胶制备的SiO_2,碳源为炭粉。采用X射线分析衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、荧光光谱(PL)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明,SiC纳米棒都其有周期性的凹凸,形状貌似糖葫芦状,长度范围为300~600 nm,而直径为30~50 nm。纳米结构生长机制为VLS生长模式,其中Ag催化剂对其形貌起到至关重要的影响。室温下SiC纳米棒的PL发光峰与块体SiC的发光特征峰相比有蓝移。     

Pt/Co双金属纳米溶胶的制备及催化制氢性能

采用化学共还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的Pt/Co双金属纳米溶胶,利用UV-Vis、TEM等对所合成的Pt/Co双金属纳米溶胶进行了表征,并系统研究了PVP用量,还原剂用量,双金属比例对该溶胶型纳米双金属催化剂活性的影响。结果表明:所制备的Pt/Co双金属纳米溶胶的平均粒径在2~3 nm之间,大部分双金属纳米溶胶催化剂催化NaBH4制氢的活性都优于单金属Pt和Co纳米溶胶,Pt10Co90双金属纳米溶胶的催化活性最高,其催化NaBH4制取氢气的活性可以达到8800 mol-H2·mol-催化剂-1·h-1,该双金属纳米溶胶催化NaBH4水解反应的活化能为61.8 kJ/mol。所制备的Pt/Co双金属纳米溶胶催化剂具有很好的稳定性,即使在4次催化试验后该催化剂仍然保持着较高的催化活性。     

超临界CO2沉积技术制备负载钌炭催化剂

以氯化钌为活性前驱体,活性炭为载体,采用超临界CO2沉积技术制备了负载钌/炭催化剂,以葡萄糖催化加氢反应考察了催化剂的活性,研究了助溶剂种类,助溶剂用量,超临界压力对催化剂活性的影响,并用SEM、XRD、XPS对催化剂表面的形貌、晶形及钌分布情况进行了表征.结果表明:超临界CO2沉积技术可有效提高负载钌炭催化剂的活性,在实验范围内,当助溶剂为甲醇,用量为2 ml,超临界CO2压力为12.0 MPa时制得催化剂的活性最佳,其催化活性是传统水浸渍方法制得样品的1.48倍;钌在催化剂中以无定型的非晶形式存在,钌在活性炭表面均匀分布,超临界沉积技术进一步增强了活性组分钌和载体间的相互作用.     

介孔碳载铂催化剂的制备、表征及催化性能评价

以介孔碳材料CMK-3为载体,采用乙二醇还原的方法进行金属铂负载,制备了不同铂含量(1.5%、2.0%和3%)的催化剂。XRD、BET、TEM的表征结果表明,催化剂保持了CMK-3高度有序的介孔结构,铂粒子的平均粒径在5 nm左右,均匀地分散在CMK-3孔道内。用萘的加氢反应对此催化剂的性能进行评价,获得的最优条件为:使用Pt(2%)/CMK催化剂,在280℃、氢气压力3 MPa、氢油比500、质量空速2 h-1的条件下,萘的转化率和生成十氢萘的选择性均大于98%。此催化剂对降低石油产品中芳烃具有潜在应用价值。     

分散铂修饰聚苯胺电极的制备及其催化性能

利用扫描电子显微镜（SEM）、循环伏安（CV）方法,探讨了在合成分散铂修饰聚苯胺复合电极（Pt-PANi／pt）时能够影响聚苯胺表面形貌的质子酸种类以及铂微粒的电沉积方法。实验发现,采用循环伏安法制备聚苯胺时,在硝酸介质中制备的纳米聚苯胺纤维细小、膜层稳定、能够提高复合电极的催化活性,比在硫酸介质中制备的聚苯胺更适合作为Pt催化剂的载体;沉积分散铂所采用的电化学方法不同导致铂的生长方式不同,造成复合电极催化活性的差异。采用脉冲电位法,通过缩短脉冲沉积时间,能够使铂微粒数目增多、分布均匀,有效提高铂的比表面积,制备的Pt-PANi／pt复合电极显示出了较好的催化活性。     

Ni-Ir/Al2O3负载型催化剂的制备及其用于水合肼分解制氢性能

采用一种简单的浸渍-还原工艺制备出镍-铱/氧化铝(Ni-Ir/Al₂O₃)负载型催化剂用于水合肼(N₂H₄·H₂O)催化分解制氢。该催化剂是将活性组分Ni-Ir负载于颗粒状Al₂O₃载体上制备而成,采用TEM、XRD、XPS、BET和H₂-TPD等对其结构进行表征,并结合N₂H₄·H₂O催化分解制氢实验开展了催化剂配方优化、催化反应动力学及循环耐久性研究。结果表明,粒径2～4 nm的Ni-Ir合金活性金属均匀负载于Al₂O₃载体表面,Ni₆₀Ir₄₀/Al₂O₃催化剂在293～353 K温度范围内均表现出优异的肼催化分解活性(>200 h^-1),在该宽温域范围内的制氢选择性高达99%以上,且...     

Pd/Ni双金属纳米溶胶的制备及催化制氢性能的研究

采用化学共还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的Pd/Ni双金属纳米溶胶,采用TEM、HR-TEM等对所合成的Pd/Ni双金属纳米溶胶进行了表征,并系统研究了PVP用量、还原剂用量、金属盐离子浓度及金属比例等对该溶胶型双金属纳米催化剂的影响。结果表明:所制备的Pd/Ni双金属纳米溶胶的平均粒径在2 nm左右,双金属纳米溶胶催化剂催化NaBH_4制氢活性优于单金属Pd和Ni纳米溶胶的活性。其中Pd_(10)Ni_(90)双金属纳米溶胶的催化活性最高,其催化NaBH_4制取氢气的活性可以达到8250 mol_(H2)·mol_(Pd)~(-1)·h~(-1),Pd_(20)Ni_(80)双金属纳米溶胶催化剂催化NaBH_4水解反应的活化能为35.7 kJ/mol,反应焓为33.3 kJ/mol,反应熵为-150 J/mol。研究结果还表明,所制备的Pd/Ni双金属纳米溶胶催化剂具有很好的催化稳定性,即使4次催化试验后该催化剂仍然保持着较高的催化活性。密度泛函理论计算结果表明,Ni原子与Pd原子之间发生的电子转移使得Pd原子带负电而Ni原子带正电,荷电的Pd和Ni原子成为催化反应的活性中心。     

Pt/C催化剂的制备及其催化氧化乙二醛反应的研究

以H2PtCl6为前驱体、采用化学还原法制备Pt胶体,然后将其负载于不同种类的活性炭上制备了1.0％ Pt/C催化剂并应用于催化氧化乙二醛生成乙醛酸的反应.研究了活性炭的种类对催化活性的影响;比较了各种1.0％ Pt/C催化剂催化乙二醛反应的结果.根据对产物溶液中的各组分的分析,结果表明以聚乙二醇(PEG)为保护剂、硼氢化钠作还原剂所制备的Pt胶体溶液负载在未处理过的国产活性炭(YHB)上获得的催化剂具有良好的催化活性和选择性.在最佳催化剂制备条件下,催化反应达60 min时,乙醛酸的产率即达到了66.88％,选择性为71.77％.