过渡金属磷化物在光催化机理方面的研究进展

近年来,环境治理和清洁能源生产已被视为世界的当务之急。利用可再生太阳能进行光催化反应是解决上述问题的一种有效途径。光催化体系较为复杂,光催化剂和助催化剂是影响光催化效率的两个关键因素。具有独特电子结构的过渡金属磷化物（TMPs）价格低廉、储量丰富,已成为光催化材料研究领域的新热点。本文从光催化效率提高的基本原理（光吸收增强、光生电子和空穴分离效率以及载流子利用率提高等）出发,综述了近十年来TMPs作为助催化剂和光催化剂的最新研究进展。最后,总结了TMPs在快速发展过程中依然存在全解水困难以及结构与光催化活性对应关系不明确等挑战,通过双功能TMPs的设计和理论计算的配合,新型高效光催化材料TMPs会对光催化效率的提高发挥重要作用。     

过渡金属磷化物的改性方法及其在电化学析氢中的应用

过渡金属磷化物催化活性高、稳定性好,是电催化析氢的良好催化剂。然而,实现过渡金属磷化物在电解水制氢领域的大规模应用,还需要进一步提升其催化性能。本文以过渡金属磷化物的组成变化为出发点,从金属/磷（M/P）化学计量比的角度对过渡金属磷化物的性能进行了总结,介绍了其常见的制备方法,详细综述了元素掺杂、构造缺陷、构建界面工程、耦合炭材料、调控微观结构、改善材料浸润性等改性方法对过渡金属磷化物电催化制氢性能的影响。最后在新型磷源的开发、测试标准化、晶面调控等方面对过渡金属磷化物的发展趋势进行了展望。     

过渡金属磷化物制备与加氢脱硫性能研究进展

近年来油品重质化越来越严重,环保法规要求也日趋严格,为满足环境保护和人们的需求,对油品的加氢脱硫成为一项紧迫任务。综述了近年来过渡金属磷化物在复合载体和制备方法等方面的最新研究进展情况,其中具体介绍了程序升温还原法及低温热分解法,同时概述了过渡金属磷化物的加氢脱硫性能。     

金属磷化物加氢精制催化剂的制备方法研究进展

针对传统磷化物制备方法——程序升温还原法(TPR法)存在的问题,如还原温度高、升温步骤繁杂、H2耗量大、易结焦等。介绍了对其改进方法,如助剂添加、免焙烧法等方法的最新研究进展,以及不同磷源的使用所制备催化剂的特点。通过对目前磷化物催化剂的制备方法的了解,对高性能催化剂的制备及工业应用提供重要的理论依据。     

Pt-金属磷化物复合材料在催化甲醇电氧化上的研究进展

直接甲醇燃料电池具有能量密度高,绿色环保,燃料运输、储存方便等特点,是最具有潜力的未来小型化学电源与可移动电源之一。甲醇电催化氧化是直接甲醇燃料电池的核心反应,因此研发高效、低成本、长寿命的甲醇电氧化催化剂,是当前该领域的研究重点。由于在酸性条件下进行甲醇电催化氧化过程中Pt的不可替代性,开发能够促进甲醇转化为二氧化碳和水的助催化剂是当前主要的研究方向。过渡金属磷化物由于其导电性好,种类丰富,优异地促进水分解产生-OH的能力,非常适合于作为Pt的助催化剂与载体材料。因此,总结了近年来用于催化甲醇电氧化的几类Pt-金属磷化物复合催化剂的研究进展,着重阐述了甲醇电氧化的反应机理,复合催化剂各组分在甲醇电氧化各阶段的作用,复合催化剂的形貌特征、催化活性,以及复合催化剂中不同组分之间协同作用等。最后对目前应用于甲醇电氧化的Pt-金属磷化物复合催化剂的缺点以及未来的发展方向进行了展望。     

硝基化物催化加氢及其催化剂开发进展

介绍了硝基化物催化加氢的优势及其催化剂的开发研究进展。硝基化物的催化加氢技术研究关键在于催化剂研究开发,主要催化剂的发展大都围绕自身的优势与不足展开,当前研究重点主要集中在进一步提高该体系催化剂的催化性能,特别是催化剂的选择性与稳定性,这也是今后进一步研究的主攻方向。     

Ni掺杂磷化钴催化剂的制备及其苯并呋喃加氢脱氧的性能

以MCM-41为载体、硝酸镍为镍源、硝酸钴为钴源、磷酸氢二铵为磷源制备了Ni改性的磷化钴催化剂,并利用XRD、BET、SEM、CO吸附等分析手段对催化剂进行表征。以苯并呋喃(BF)为模型化合物,在连续流动固定床反应器中研究了不同镍磷比对催化剂加氢脱氧性能的影响。结果表明,引入Ni能显著加速加氢脱氧反应的进行,并且能提高主反应的选择性。在300℃、3.0 MPa、质量空速4.0 h^-1、H₂/油体积比为500的条件下,CoP/MCM-41催化剂BF转化率为60%,无氧产率为19%;而Ni CoP/MCM-41催化剂BF转化率为98%,无氧产率为88%,催化剂BF转化率提高了28%,无氧产率提高了69%。     

金属磷化物电催化产氢的研究进展

氢气被认为是能替代传统化石燃料的一种新型能源,因此众多研究者试图寻找一种绿色方便的制氢技术,其中电解水产氢受到广泛关注,而电解水使用的催化剂是一些贵金属催化剂(Pt、Pd等),这就极大的增加电解水技术的成本,因此需要开发一种非贵金属催化剂。最近,过渡金属磷化物被认为是高活性、耐久性、高稳定性可替代贵金属的高性能催化剂,本文主要总结了金属磷化物作为电催化剂在电解水中的研究进展、趋势和挑战。     

过渡金属氧化物催化剂上水煤气还原冶炼烟气中SO_2

采用浸渍法制备出系列过渡金属氧化物催化剂(Cu、Co、Fe和Ni),以模拟水煤气和模拟冶炼烟气为原料气,考察了活性组分、温度、空速、气配比和预硫化处理等对SO_2转化率和硫收率的影响。结果表明,Fe催化剂为最佳催化剂,SO_2转化率和硫收率均随温度的升高而增加,但温度过高,选择性变差,导致硫收率下降,最佳温度400℃;空速过大或过小均不利于反应进行,温度较高时,空速的影响较小,最佳空速3 000 h~(-1);气配比对反应的影响较大,SO_2烟气与水煤气体积比应控制在1.7左右。研究表明,金属硫化物是催化SO_2还原的活性相,反应机理应为中间产物机理。     

Self-supported transition metal phosphide based electrodes as high-efficient water splitting cathodes

Electrolytic water splitting has been considered as a promising technology to produce highly pure H₂ by using electrical power produced from wind, solar energy or other fitful renewable energy resources. Combining novel self-supporting structure and high-performance transition metal phosphides (TMP) shows substantial promise for practical application in water splitting. In this review, we try to provide a comprehensive analysis of the design and fabrication of various self-supported TMP electrodes for hydrogen evolution reaction, which are divided into three categories: catalysts growing on carbon-based substrates, catalysts growing on metal-based substrates and freestanding catalyst films. The material structures together with catalytic performances of self-supported electrodes are presented and discussed. We also show the specific strategies to further improve the catalytic performance by elemental doping or incorporation of nanocarbons. The simple and one-step methods to fabricate self-supported TMP electrodes are also highlighted. Finally, the challenges and perspectives for self-supported TMP electrodes in water splitting application are briefly discussed.     

过渡金属氮化物催化性能研究进展

过渡金属氮化物具有类似于Pt族贵金属的催化性能得到了广泛的研究.综述了过渡金属氮化钼及助剂促进的氮化钼在加氢脱硫与脱氮、氨合成与分解、芳烃加氢和其他涉氢反应(如炔烃、烯烃加氢、丙酮缩合、肼的分解)中的应用,并介绍了其他金属氮化物(如氮化钒、氮化钴)在催化反应中的应用.     

负载化/固载化酞菁金属催化剂研究进展

作为新材料及催化剂,酞菁金属化合物得到了广泛深入研究。综述了酞菁金属催化剂负载化/固载化的研究进展。以共价键或配位键将酞菁金属与高分子载体连接,使得酞菁金属催化剂固载化,从而减少催化剂活性组分的流失,提高催化剂性能,是目前该领域的重要研究方向。而在酞菁金属原子上引入种类不同、数目不同的轴向配体,则能够大大改善酞菁金属化合物的催化及光学性能,为酞菁金属材料新的应用奠定了基础。     

新型磷化钨加氢精制催化剂的研究

以γ-Al₂O₃为载体,磷酸氢二铵和偏钨酸铵为原料,通过化学浸渍法制备系列磷化钨催化剂。以噻吩加氢脱硫反应为探针,考察浸渍顺序、WP负载量、焙烧温度和还原温度等因素对磷化钨催化剂加氢性能的影响。研究表明,WP负载质量分数为30％的WP-1催化剂具有较高的噻吩加氢脱硫活性, P的加入在一定程度上能够改善催化剂加氢活性。     

后过渡金属烯烃聚合催化剂的研究进展

综述了以后过渡金属 (Ni,Pd ,Fe和Co)络合物为主催化剂的烯烃聚合催化剂的发现、沿革及研究进展 ,包括催化剂的合成、结构、性能、催化烯烃聚合机理等。     

Novel inexpensive transition metal phosphide catalysts for upgrading of pyrolysis oil via hydrodeoxygenation

Supported molybdenum/molybdenum‐phosphides as inexpensive catalysts for bio‐oil hydrodeoxygenation (HDO) were in‐house prepared using different support materials, i.e., Al₂O₃, activated carbon (AC), MgAl₂O₄, and Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆. The HDO activity of these catalysts were investigated using a 100 mL bench‐scale reactor operating at 300°C with an initial hydrogen pressure of 50 bar for 3 h with a pyrolysis oil (PO). The catalytic efficiencies for bio‐oil HDO for the catalysts were compared with the expensive but commercially available Ru/C catalyst. Addition of small amount of P to the Mo catalysts supported on either AC and Al₂O₃ led to increased degree of deoxygenation (DOD) and oil yield compared with those without P. MoP supported on AC (MoP/AC) demonstrated bio‐oil HDO activity comparable to the Ru/C catalyst. Furthermore, three AC‐supported metal phosphides for PO HDO were compared under the same conditions, and they were found to follow the order of NiP/AC > CoP/AC > MoP/AC. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 3664–3672, 2016     

纳米贵金属催化剂制备的研究进展

介绍了化学还原法、电化学法、化学气相沉积法、微波辅助法和模板法等纳米贵金属催化剂的制备方法,论述了各种方法的制备过程和研究进展,指出纳米贵金属催化剂现有的制备技术还不够成熟,较难实现工业化;纳米催化剂性能稳定控制技术尚未掌握,在空气中极易被氧化、吸湿和团聚,性能不够稳定等问题。需要在提高催化反应效率、优化反应途径和提高反应速率等方面进行广泛深入研究和探讨,尽早使纳米贵金属催化剂实用化。     

硫化铂族金属加氢催化剂的研究进展

硫化铂族金属催化剂为可提高有机液相加氢反应选择性的高效催化剂,能提高含羰基、羟基和卤素等官能团化合物催化加氢反应的选择性,应用广泛。综述了国内外负载型Pt和Pd等硫化贵金属催化剂的制备方法,包括采用H_2S和Na_2S无机硫化以及Ph_2S和DMSO(二甲基亚砜)等有机硫化剂进行硫化;综述了Pt和Pd硫化贵金属催化剂在有机液相催化加氢体系中的应用;并对硫化Pt族金属催化剂的硫化机理和催化机理进行探讨,展望了硫化贵金属催化剂的应用前景。     

烯烃聚合后过渡金属催化剂负载化研究进展

综述了后过渡金属催化剂负载化方式和载体的种类及其催化特性,该催化剂载体包括无机载体、聚合物载体、自固载和介孔分子筛等。通过与均相催化剂性能的比较,进一步阐述了负载的目的和必要性。随着这一领域研究深入,将对后过渡金属催化剂工业化发展具有重要的意义。