發(fā)布時(shí)間：2020-05-26 02:49

【摘要】：過(guò)氧化氫(H2O2)是全球生產(chǎn)最多的化學(xué)物質(zhì)之一,是一種無(wú)污染的綠色氧化劑,廣泛應(yīng)用于廢水處理以及紙張和紡織品漂白行業(yè)。利用電化學(xué)氧化技術(shù)實(shí)現(xiàn)陰極原位產(chǎn)生過(guò)氧化氫,構(gòu)建新型過(guò)氧化氫氧化工藝,近年來(lái)成為環(huán)境工作者研究的熱點(diǎn)。直接乙醇燃料電池作為典型的可再生綠色環(huán)保型能源裝置,具有廣闊的應(yīng)用前景。論文立足于開(kāi)發(fā)一種高效、穩(wěn)定的鈀基多功能催化劑,實(shí)現(xiàn)直接制取過(guò)氧化氫和乙醇的高效催化氧化,選題具有明確的生產(chǎn)背景和應(yīng)用價(jià)值。本論文進(jìn)行的研究工作以及取得成果如下:(1)分別以PdC12和HgI2為Pd元素和Hg元素前驅(qū)體,抗壞血酸為還原劑,在乙醇-吡啶-DMF(V1:V2:V3=16:4:1)混合溶劑中恒溫加熱,通過(guò)共還原法能夠制備出一種片層結(jié)構(gòu)的鈀汞合金,粒徑50 nm左右。同樣的,分別以Pd(PPh3)2C12和HgI2為Pd元素和Hg元素前驅(qū)體,抗壞血酸為還原劑,在乙醇-吡啶-DMF(v1:v2:v3=16:4:1)混合溶劑中恒溫加熱,通過(guò)共還原的方法制備出一種顆粒狀鈀汞合金,粒徑在50～200 nm之間。此外,以Pd(PPh3)2C12和Hg12為前驅(qū)體,抗壞血酸作為還原劑,通過(guò)改變有機(jī)溶劑的組成和比例來(lái)調(diào)控鈀汞合金的外觀形貌和粒徑大小,制備出來(lái)三種HgPd晶型的鈀汞合金,粒徑在10～20 nm之間,將它們負(fù)載到卡博特碳黑上得到三種碳負(fù)載鈀汞合金材料。(2)鈀汞合金的晶型是由鈀元素和汞元素前驅(qū)體的投加比例決定的。片層鈀汞合金的前驅(qū)體投加比例為1:3(摩爾比)時(shí),制備出來(lái)的鈀汞合金是單晶型,對(duì)應(yīng)的晶型是HgPd;前驅(qū)體的投加比例為1:6(摩爾比)時(shí),制備出來(lái)的鈀汞合金是混合晶型,對(duì)應(yīng)的晶型是HgPd和Hg5Pd2。研究發(fā)現(xiàn):片層鈀汞合金在酸性溶液中催化氧還原反應(yīng)以兩電子轉(zhuǎn)移路徑為主,兩電子轉(zhuǎn)移的選擇性為70%,在堿性溶液中催化氧還原反應(yīng)是循著四電子轉(zhuǎn)移路徑進(jìn)行的,四電子轉(zhuǎn)移的選擇性在90%以上;通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的稀硝酸對(duì)混合晶型的鈀汞合金進(jìn)行后處理,改變合金中鈀元素與汞元素的比例,能夠顯著增強(qiáng)鈀汞合金在酸性介質(zhì)和堿性介質(zhì)的電催化活性。類似的,顆粒狀鈀汞合金的前驅(qū)體投加比例為1:3(摩爾比)時(shí),鈀汞合金的晶型是HgPd;前驅(qū)體的投加比例為1:6(摩爾比)時(shí),鈀汞合金的晶型是Hg5Pd2。這兩種晶型的鈀汞合金在堿性介質(zhì)中催化氧還原反應(yīng)是循著四電子轉(zhuǎn)移路徑進(jìn)行的,四電子轉(zhuǎn)移的選擇性在95%以上。(3)研究還發(fā)現(xiàn)HgPd晶型的鈀汞合金具有催化乙醇氧化的性能。三種HgPd/C材料應(yīng)用于堿性介質(zhì)中催化乙醇和乙二醇氧化反應(yīng),展現(xiàn)出優(yōu)于商業(yè)化Pt/C和Pd/C材料的電催化性能。通過(guò)原位紅外光譜的測(cè)試結(jié)果可知,HgPd/C材料催化乙醇氧化的中間產(chǎn)物是乙醇,最終產(chǎn)物是乙酸根。
【圖文】：

圖１－３不同類型催化劑產(chǎn)生Ｈ２０２的活性和選擇性的變化趨勢(shì)

一乙二醇在堿性溶液中電催化氧化的反應(yīng)路徑Fig.l-4Reactionpathwaysofethyleneglycolelectro-oxidationinalkalinemedia
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王瀛;張麗敏;胡天軍;;金屬空氣電池陰極氧還原催化劑研究進(jìn)展[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 廖玲文;氧還原方法學(xué)及其催化劑研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉慶偉;電化學(xué)工作站的研究與開(kāi)發(fā)[D];西安理工大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2681167