采用浸漬-還原法制備了Ru/羥基磷灰石（HAP）催化劑,并考察了Ru負(fù)載量、還原劑硼氫化鈉的用量、還原溫度以及反應(yīng)條件對催化劑Ru/HAP催化BH₃NH₃水解產(chǎn)氫的影響.結(jié)果表明:當(dāng)Ru的負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、Ru與還原劑硼氫化鈉的物質(zhì)的量比為1.0∶2.2、還原溫度為303 K時(shí),Ru/HAP催化劑催化BH₃NH₃水解產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化頻率T_OF為125 mol H₂·mol^-1Ru·min^-1.當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速為450 r·min^-1時(shí),外擴(kuò)散限制消除,產(chǎn)氫速率最大.產(chǎn)氫速率與催化劑濃度成正比,氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)由催化劑界面反應(yīng)控制,Ru/HAP催化劑催化BH₃NH₃水解產(chǎn)氫反應(yīng)對催化劑濃度反應(yīng)級數(shù)為0.8.隨著反應(yīng)溫度的升高,氨硼烷產(chǎn)氫速率系數(shù)增大,副產(chǎn)物偏硼酸鈉越易從催化劑表面脫附,產(chǎn)氫速率逐漸增大.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算表明Ru/HAP催化劑催化BH

【文章來源】：江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,44(04)北大核心

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在不同用量下Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫性能

圖4給出了在不同攪拌速率下Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫的性能.從圖4可看出,隨攪拌速率增加,氨硼烷向催化劑表面的傳質(zhì)及產(chǎn)物氫氣和偏硼酸鈉從催化劑表面脫附速率加快,氨硼烷水解產(chǎn)氫速率逐漸增加.當(dāng)攪拌速率為450 r·min-1時(shí),氨硼烷水解產(chǎn)氫速率最大.再增加攪拌速率,氨硼烷水解產(chǎn)氫速率幾乎不變,這說明當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速為450 r·min-1時(shí)外擴(kuò)散限制消除.圖5(a)給出在不同用量下Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫的性能.從圖5(a)可看出,隨著Ru/HAP催化劑量的增加,氨硼烷水解產(chǎn)氫速率逐漸增大.這表明可以通過調(diào)節(jié)Ru/HAP催化劑的用量來控制氨硼烷水解產(chǎn)氫的速率.圖5(b)給出了Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫速率與催化劑用量之間的關(guān)系.從圖5(b)可看出,催化劑用量與氨硼烷水解產(chǎn)氫速率呈線性關(guān)系,這說明在該反應(yīng)條件下氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)在催化劑界面控制下已消除內(nèi)外控制的影響[15].圖5(c)給出了產(chǎn)氫速率與催化劑濃度的對數(shù)關(guān)系.從圖5(c)可看出,以產(chǎn)氫速率的對數(shù)對催化劑濃度的對數(shù)作圖并擬合,得到了1條斜率為0.8的直線,這表明氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)對催化劑濃度的反應(yīng)級數(shù)為0.8.劉蒲等[16]發(fā)現(xiàn)磁性花生殼負(fù)載的鈀催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫反應(yīng)對催化劑濃度的反應(yīng)級數(shù)為1.0.

圖3(a)給出了在不同還原溫度下制備的Ru/HAP催化劑的XRD圖.從圖3(a)可看出,在不同還原溫度下制備的Ru/HAP催化劑樣品上都只出現(xiàn)了六方相Ca5(PO4)3OH特征衍射峰,未出現(xiàn)金屬Ru的特征衍射峰,這說明Ru高度分散在載體HAP上.圖3(b)給出了在不同還原溫度下制備的Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫性能.從圖3(b)可看出,隨著還原溫度升高,制備的Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫的速率幾乎不變.在一般情況下,隨還原溫度升高,Ru的粒徑長大,會(huì)導(dǎo)致催化劑活性降低[12].這說明以HAP做載體可有效抑制Ru的粒徑長大.Ru/HAP催化劑催化氨硼烷水解產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化頻率TOF為125 mol H2·mol-1Ru·min-1,高于文獻(xiàn)[13-14]報(bào)道的貴金屬Ru催化劑.2.2 反應(yīng)條件

【參考文獻(xiàn)】：
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