论文部分内容阅读
能源紧缺是二十一世纪最严峻的问题之一,寻找环境友好型的绿色可再生资源成为解决这一问题的理想方案。氢能由于其储量丰富、热值极高且燃烧无污染等特点,是一种理想的能源利用方式。然而,地球上的氢大都以化合物形式存在,需要将其转化为氢气才能够广泛利用。因此,氢气的高效制备是解决氢能实用化的关键因素之一。氨硼烷(NH3-BH3,简称AB)拥有19.6wt.%的氢含量以及良好的化学稳定性,是一种理想的储氢材料。通过添加合适的催化剂,AB可以通过水解或醇解的方式将氢释放出来。研制低成本的高效催化剂已成为AB制氢实际应用的关键。本文主要围绕用于AB水解和可再生醇解的负载型非贵金属催化剂展开研究。首先,通过简单的溶剂蒸发法将Cu-Ni-Co三元非贵金属纳米颗粒均匀限域于MIL-101的内部笼结构中,获得了对AB水解制氢具有高效催化效果的Cu-Ni-Co@MIL-101催化剂,并且通过调控金属配比进一步优化其催化性能;其次,采用液相还原法首次将Cu-Ni-Co纳米膜负载到了掺氮碳化物(NC)纳米薄片上,制备出了二维单原子层结构的Cu-Ni-Co/NC催化剂,并通过改变金属的种类配比以及基底材料的前驱体,对催化剂的化学状态和结构进行调控,最终在AB醇解催化制氢过程中表现出极高的催化活性。全文主要成果如下:对三元非贵金属催化剂Cu-Ni-Co@MIL101的制备及其催化氨硼烷水解制氢的研究结果表明:通过溶剂蒸发法将Cu、Ni、Co非贵金属元素组成的纳米颗粒限域于MIL-101笼结构中,催化剂在AB水解过程中表现出了极高的活性。当Cu:Ni:Co= 8:1:1时,Cu8Ni1Co1@MIL-101催化剂在AB水解过程中表现出了极高的催化活性,其转化频率高达72.1 molH2 molcat-1 min-1,且在8次循环后没有出现明显的衰退。对超薄二维片状Cu-Ni-Co/NC催化剂的制备及其催化氨硼烷醇解制氢的研究结果表明:通过改变基体材料以及调控金属之间的配比,将Cu-Ni-Co三元金属体系负载在NC表面,制得了具有二维片状结构的Cu-Ni-Co/NC催化剂。发现当Cu:Ni:Co= 8:1:1,且基底的前驱体为尿素时,Cu-Ni-Co/NC在室温下表现出了最高的催化活性,其转化频率高达70.2 molH2 molcat-1 min-1,且在5次循环后未出现明显下降。