甲酸（HCOOH）是一種廉價(jià)、無毒、易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)呢S富可再生制氫資源。以HCOOH作為儲(chǔ)氫介質(zhì)的直接甲酸燃料電池的開發(fā)和利用是解決能源消耗和環(huán)境惡化問題的有效方法。本論文以活性炭為載體,H₂PdCl₄為鈀源,利用一種簡(jiǎn)單的大氣壓介質(zhì)阻擋放電冷等離子體制備Pd基催化材料,并應(yīng)于HCOOH脫氫。主要研究結(jié)果如下:探究大氣壓冷等離子體放電氣氛（H₂、O₂、Ar、Air）以及冷等離子體和熱還原處理順序?qū)d/C結(jié)構(gòu)和性能的影響。以H₂為冷等離子體放電氣氛且以先熱還原再冷等離子體的處理方式制備的Pd/C-CP（Pd/C-H₂P）催化HCOOH脫氫活性最佳。H₂放電產(chǎn)生較強(qiáng)的單通道放電及放電產(chǎn)生較多還原性活性氫物種,促進(jìn)Pd活性物種遷移至載體表面,使得Pd/C-CP不僅具有較高的表面Pd/C原子比（0.229）及金屬Pd含量、還具有較小的Pd粒徑（2.6 nm）。相比之下,O₂和Air中電負(fù)性氧放電劇烈,導(dǎo)致碳載體嚴(yán)重?zé)g... 

【文章來源】：大連大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

可持續(xù)H2生成、儲(chǔ)存和利用的循環(huán)[36]

會(huì)分解，而且HCOOH的分解也不是單一的，存在兩種分解途徑：脫水和脫氫[39,41-46]。脫氫：HCOOH(l)=H2(g)+CO2(g)△G298K=-35.0kJ·mol-1（1.1）脫水：HCOOH(l)=H2O(l)+CO(g)△G298K=-14.9kJ·mol-1（1.2）脫氫分解過程是HCOOH分解的主要途徑，也是制氫所希望發(fā)生的過程，且脫氫途徑與脫水途徑相比更有利。HCOOH脫水過程可形成水和一氧化碳(CO)而不是H2和CO2，它會(huì)降低H2的產(chǎn)生效率，形成的CO分子對(duì)催化材料有毒，從而造成Pd催化材料失活[47-49]。據(jù)報(bào)道催化材料中金屬顆粒的表面結(jié)構(gòu)對(duì)HCOOH脫氫的選擇性催化作用產(chǎn)生很大影響。圖1.2顯示了甲酸鹽在金屬活性位點(diǎn)的平臺(tái)上橋接以產(chǎn)生H2和CO2（a過程），而b過程表明甲酸鹽在分離的或低配位的區(qū)域上連接以釋放CO和H2O[50]。因此，研究者迫切希望通過調(diào)控催化材料表面金屬粒子結(jié)構(gòu)制備高選擇性HCOOH脫氫催化材料，將HCOOH朝著脫氫方向分解而非脫水生成有害氣體CO。圖1.2金屬顆粒的表面結(jié)構(gòu)對(duì)甲酸分解的影響[50]Fig.1.2EffectofsurfacestructureofmetalparticlesondecompositionofHCOOH

大連大學(xué)碩士學(xué)位論文81.3負(fù)載型Pd基甲酸脫氫催化材料1.3.1負(fù)載型Pd基催化材料概述鈀(Pd)是第五周期Ⅷ族鉑系元素[70]，是航天航空等高科技領(lǐng)域、汽車制造業(yè)和工業(yè)催化行業(yè)尤其在催化領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵材料。以Pd為主要活性金屬的負(fù)載型Pd催化材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于催化有機(jī)物加氫反應(yīng)[71]、汽車尾氣凈化[72]、Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)[73]、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)脫除[74]、HCOOH燃料電池[75]等方面。其中負(fù)載型Pd基催化材料在催化HCOOH分解制氫方面性能非常突出。由于Pd是一種地球含量較少的稀有金屬，在保證較高的催化性能情況下，實(shí)現(xiàn)Pd的高效利用將是催化行業(yè)研究的重點(diǎn)方向。1.3.2負(fù)載型Pd基甲酸脫氫催化材料制備方法提高Pd基HCOOH脫氫催化材料性能的本質(zhì)，在于增強(qiáng)其活性和穩(wěn)定性。Pd基HCOOH脫氫催化材料分解HCOOH的活性主要受Pd納米顆粒的團(tuán)聚、催化材料表面上HCOOH的強(qiáng)吸收、CO的中毒或通過液相浸出降低Pd負(fù)載量等方面的影響[76]。其中，納米粒子尺寸是影響其活性的最重要的一方面，如圖1.3所示，較小的粒子尺寸往往表現(xiàn)出更高的脫氫活性[77,78]。獲得粒徑孝分散性好的Pd基納米粒子以及增強(qiáng)金屬-載體相互作用是解決這些問題的有效途徑。而制備方法是影響其粒徑的重要因素，因此先前也有很多研究者嘗試各種制備方法來提高HCOOH脫氫活性，目的是尋找一種既簡(jiǎn)單綠色，又具有優(yōu)異催化活性的制備方法。常見的制備HCOOH脫氫催化材料的方法主要包括熱還原法、化學(xué)還原法和沉積-沉淀法等：圖1.3五種不同粒徑Pd/C催化材料HCOOH脫氫活性[77]Fig.1.3HCOOHdehydrogenationactivityofPd/Ccatalyticmaterialswithfivedifferentparticlesizes

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低溫等離子體制備與改性納米催化材料的研究進(jìn)展[J]. 蘇風(fēng)梅,張達(dá),梁風(fēng).  應(yīng)用化學(xué). 2019(08)
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博士論文
[1]甲酸脫氫催化劑的設(shè)計(jì)、制備和性能研究[D]. 王智力.吉林大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3103896