催化甲酸分解產(chǎn)氫是氫氣儲存和氫能利用的重要途徑。以對4-乙烯基吡啶和1,3,5-三（溴甲基）-2,4,6-三甲基苯為原料,通過季銨化和聚合制備了樹枝狀離子聚合物微球,負載Pd納米粒子后用于催化甲酸分解產(chǎn)氫。微球的離子交換性能及含N特性使制備的Pd納米粒子具有高分散性、小尺寸、均一粒徑和優(yōu)化的電子結(jié)構(gòu)�？疾炝思姿釢舛群头磻�(yīng)溫度對產(chǎn)氫速率的影響。結(jié)果表明,在50℃、甲酸濃度為1mol/L、甲酸與鈀摩爾比為200、甲酸與甲酸鈉摩爾比為3的優(yōu)化反應(yīng)條件下,甲酸完全分解時間為30min。催化劑使用4次后活性無明顯下降。 

【文章來源】：化學(xué)通報. 2020,83(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

Pd/DIPMS的重復(fù)使用性能

經(jīng)離子交換,將PdCl42-錨定在聚合物微球表面。為了獲得活性催化劑,用強還原劑NaBH4還原PdCl42-,得到催化劑Pd/DIPMS。圖3(a)的TEM圖表明,所得Pd NPs為球形,均勻地分布在載體表面,無明顯團聚。高倍TEM圖測定的晶格間距為0.24nm,對應(yīng)于Pd(111)晶面。分析了200個Pd NPs,顯示其粒徑在0.7～4.0 nm之間,平均粒徑為2.1nm。這表明Pd NPs的尺寸較小,且分布均一。Pd NPs的高分散性、小尺寸和均一粒徑得益于載體的特殊結(jié)構(gòu)。首先,前驅(qū)體PdCl42-和離子聚合物之間的強離子鍵有利于Pd物種在載體表面均勻分布[11];其次,載體中N原子的孤對電子與Pd形成配位,起到穩(wěn)定Pd NPs的作用[12]。通過XRD對Pd/DIPMS的晶體結(jié)構(gòu)進行分析。在2θ為10°～40°處有一寬峰,說明載體DIPMS為無定形結(jié)構(gòu)。雖然高倍TEM顯示Pd NPs為晶相結(jié)構(gòu),但XRD譜圖中無Pd的特征峰。這是因為Pd的含量較低(2(wt)%),但所形成的Pd NPs粒徑小(2.1nm),分散性好。圖2 DIPMS的SEM圖

圖1 催化劑的制備過程進一步通過XPS分析了載體和Pd NPs之間的相互作用,并與商用Pd/C進行了比較,結(jié)果見圖4。Pd/DIPMS的Pd 3d5/2被分成3個峰,分別對應(yīng)Pd(0)、Pd(II)和Pd(IV),結(jié)合能分別為334.6、336.1和337.2 eV。這說明Pd/DIPMS中部分Pd被空氣中的氧氣氧化成PdO和PdO2[13]。與Pd/C對比,Pd/DIPMS中金屬態(tài)Pd的含量更高,表明其抗氧化性強,穩(wěn)定好。這與文獻報道的g-C3N4負載的Pd納米片結(jié)果一致[14]。另外,Pd/DIPMS中金屬態(tài)Pd的結(jié)合能與Pd/C中的金屬態(tài)Pd相比,向低能方向位移了0.6eV,說明其電子云密度大。這是因為N的配位作用增加了Pd原子的電子云密度,優(yōu)化了其電子結(jié)構(gòu)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]AgPd泡沫催化劑的制備及分解甲酸析氫性能研究[J]. 劉軍,吳新華,劉絢艷,周全,李容.  化學(xué)研究與應(yīng)用. 2020(02)
[2]Pd基催化劑在分解甲酸析氫中的研究進展[J]. 劉軍,周全,謝佳琦,賴申枝.  化學(xué)通報. 2020(01)
[3]纖維狀中孔硅膠KCC-1負載的鈀納米顆粒上甲酸催化脫氫反應(yīng)（英文）[J]. Siqian Zhang,Yingjie Qian,Wha-Seung Ahn.  Chinese Journal of Catalysis. 2019(11)



本文編號：3241590