论文部分内容阅读
氢能因热值高，无污染被称为21世纪最具前景的绿色能源，是替代化石能源，解决环境问题的重要途径，但是氢能的高效储存和安全运输限制了氢能技术的发展。常温常压呈液态，具有4.4wt.%质量含氢量的甲酸，作为储氢材料可实现氢能的安全储存和稳定运输。但常温下，甲酸需在催化剂作用下才可释放氢气。本论文调研了近十几年来甲酸脱氢催化剂的研究进展，针对催化剂载体及载体改性方面对负载型Pd基催化剂进行了优化改进，深入研究了催化剂的构效关系。
论文以天然粘土矿海泡石为新型载体，利用硅烷偶联剂与无机材料间的偶联反应，采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对海泡石进行氨基改性，然后用改性载体负载金属Pd制备出改性海泡石负载Pd催化剂Pd/A-SEP-NH2，30℃下，催化剂催化甲酸脱氢速率可达5631mLg-1h-1，TOFinitial可达1354h-1，对甲酸脱氢反应表观活化能44.5kJmol-1。海泡石载体的氨基改性有利于提高金属颗粒分散度，形成超细Pd纳米颗粒，Pd纳米颗粒平均粒径最小可达2.8nm。红外谱图和X射线光电子能谱表明氨基和Pd纳米颗粒存在强相互作用，氨基改变了Pd的电子结构，从而可以有效提高催化剂的催化活性。氨基改性海泡石表面富含碱性位，其中氨基碱性位含量与APTMS浓度呈正比例关系，即浓度越大，氨基碱性位含量越多；氨基碱性位加快甲酸分子显酸性的O-H键断裂，从而促进甲酸脱氢反应。催化剂活性与氨基碱性位含量呈火山型关系曲线，最优氨基含量为0.76NH2/gSEP。氨基碱性位含量影响金属Pd负载，催化剂Pd最优含量为3.5wt.%，过多的氨基碱性位导致Pd含量下降，从而导致催化剂活性降低。对改性海泡石负载Pd催化剂进行进一步优化，Pd/CA-SEP-NH2催化剂(焙烧温度600℃)催化活性提高30%，TOFinitial可达2031h-1。Pd/ZrO2/CA-SEP-NH2催化剂催化活性进一步提高15%，TOFinitial可达2352h-1。但是催化剂的稳定性有待提高。
论文开发了可高效催化甲酸脱氢的改性海泡石负载Pd新型催化剂，催化剂以天然粘土矿海泡石作为载体，成本低，制备简单。对进一步开发更具经济效益的高效非均相甲酸脱氢催化剂具有重要的指导意义。
论文以天然粘土矿海泡石为新型载体，利用硅烷偶联剂与无机材料间的偶联反应，采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对海泡石进行氨基改性，然后用改性载体负载金属Pd制备出改性海泡石负载Pd催化剂Pd/A-SEP-NH2，30℃下，催化剂催化甲酸脱氢速率可达5631mLg-1h-1，TOFinitial可达1354h-1，对甲酸脱氢反应表观活化能44.5kJmol-1。海泡石载体的氨基改性有利于提高金属颗粒分散度，形成超细Pd纳米颗粒，Pd纳米颗粒平均粒径最小可达2.8nm。红外谱图和X射线光电子能谱表明氨基和Pd纳米颗粒存在强相互作用，氨基改变了Pd的电子结构，从而可以有效提高催化剂的催化活性。氨基改性海泡石表面富含碱性位，其中氨基碱性位含量与APTMS浓度呈正比例关系，即浓度越大，氨基碱性位含量越多；氨基碱性位加快甲酸分子显酸性的O-H键断裂，从而促进甲酸脱氢反应。催化剂活性与氨基碱性位含量呈火山型关系曲线，最优氨基含量为0.76NH2/gSEP。氨基碱性位含量影响金属Pd负载，催化剂Pd最优含量为3.5wt.%，过多的氨基碱性位导致Pd含量下降，从而导致催化剂活性降低。对改性海泡石负载Pd催化剂进行进一步优化，Pd/CA-SEP-NH2催化剂(焙烧温度600℃)催化活性提高30%，TOFinitial可达2031h-1。Pd/ZrO2/CA-SEP-NH2催化剂催化活性进一步提高15%，TOFinitial可达2352h-1。但是催化剂的稳定性有待提高。
论文开发了可高效催化甲酸脱氢的改性海泡石负载Pd新型催化剂，催化剂以天然粘土矿海泡石作为载体，成本低，制备简单。对进一步开发更具经济效益的高效非均相甲酸脱氢催化剂具有重要的指导意义。