高效鈀基催化劑的制備及其催化甲酸—甲酸鹽分解性能的研究.pdf

1、隨著人們對能源需求的日益增長以及不可再生能源儲量的逐漸減少，可再生的清潔能源成為關(guān)注的焦點。燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換效率高、操作性能好等優(yōu)點。其中，氫氧燃料電池的技術(shù)已比較成熟，但由于氫氣燃料的制約，使其不能投入大規(guī)模生產(chǎn)。目前，制備和儲存氫氣的方法存在對設(shè)備要求高、耗費成本大、安全指數(shù)低、氫載量低等不足。為解決氫氣難題，經(jīng)過一些初步探索，學(xué)者們將目光鎖定在甲酸上。
　　甲酸能被均相或異相催化劑催化分解，其產(chǎn)物之一就是氫氣。均相催化劑

2、具有較高的活性，但不易分離、制各過程復(fù)雜，且使用有機試劑過多。相對而言，異相催化劑具有制備方法簡單、容易控制的優(yōu)勢，但活性較低、反應(yīng)所需溫度偏高。本文結(jié)合異相催化劑發(fā)展的情況，選擇Pd為研究主體，制備多種Pd基催化劑并研究其催化甲酸—甲酸鈉體系分解制氫的效果。主要工作如下:
　　(1)采用加入檸檬酸為穩(wěn)定劑的化學(xué)還原法制備Pd/C催化劑。使用TEM、EDX、XRD、XPS、HRTEM和電子衍射等表征手段對Pd/C催化劑進(jìn)行分析。測

3、試結(jié)果一致表明，化學(xué)還原法可以成功制備出粒徑較小且Pd粒子分布均勻的Pd/C催化劑。在催化制氫實驗中發(fā)現(xiàn):該催化劑具有良好的活性;檸檬酸濃度、溶液組成、溶液體積和制氫實驗溫度等因素對制氫效果都有明顯的影響，并確定了最佳實驗條件。對催化分解實驗進(jìn)行動力學(xué)研究，證明催化甲酸和甲酸鈉分解反應(yīng)是一級反應(yīng)。提出催化分解反應(yīng)的可能機理，并對實驗現(xiàn)象做出合理分析。催化劑穩(wěn)定性測試結(jié)果表明，其穩(wěn)定性能較差，原因可能是部分毒化催化劑物質(zhì)的殘留以及催化劑表

4、面大部分檸檬酸的脫落。
　　(2)研究了催化劑載體對Pd催化劑催化性能的影響。以多壁碳納米管和石墨烯為載體，制備了均勻分散的多壁碳納米管載鈀和還原氧化石墨烯載鈀催化劑。對催化劑形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、元素價態(tài)以及制氫效果展開了研究，并與Pd/C催化劑的實驗結(jié)果對比分析發(fā)現(xiàn):催化劑的形貌、組成和元素價態(tài)基本沒有改變;Pd的載量、晶體結(jié)構(gòu)以及PdⅡ與Pd0的含量比發(fā)生變化;制氫效果明顯下降，原因可能與Pd/MWCNT和Pd/RGO催化劑