免费大片黄在线观看-国产zzjjzzjj视频全免费-成全影院电视剧在线观看-国语精品一区二区三区

山西煤化所在反溢流對催化產氫反應的促進作用研究中取得進展

2022-02-09 16:18  來源:山西煤炭化學研究所  瀏覽:  

溢流現象在多相催化反應中普遍存在,一直備受關注。催化過程中,不僅催化活性中心處于動態變化過程,溢流現象表明,活性物種的遷移傳輸也不容忽視,它加大了催化的復雜性。深入認識溢流效應,有助于闡明催化機理,是實現高效催化劑理性設計的前提條件。

氫氣作為一種很有發展前途的綠色能源,得到了日益廣泛的重視。在碳達峰、碳中和目標下,氫能地位逐步提升。基于儲氫材料的高效催化產氫是目前最有前途的儲氫、制氫技術之一。然而,在多組分催化劑催化的產氫反應中,由于難以構建結構明確的催化劑以及原位表征手段的限制,反溢流效應對催化性能的促進機制仍然不明晰。

中國科學院山西煤炭化學研究所研究員高哲、覃勇團隊基于前期對氫溢流協同效應的認識(Nature Communications, 2019, 10, 4166; Nature Communications, 2020, 11, 4773; ACS Catal., 2021, 11, 3159),進一步利用原子層沉積(ALD)技術構建了空間分離的NiO/Al2O3/Pt雙組分催化劑,通過原位X射線吸收近邊結構(XANES)表征,揭示了氨硼烷催化產氫反應中的氫反溢流機制。相關成果以Enhanced hydrogen generation by reverse spillover effects over bicomponent catalysts為題發表在Nature Communications上。

研究團隊利用ALD技術構建了空間分離的NiO/Al2O3/Pt催化劑以及對比催化劑Al2O3/Pt和NiO/Al2O3(圖1a-c),可以清楚觀察到壁厚約7 nm的中空Al2O3納米管結構。NiO/Al2O3/Pt的高角環形暗場掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)圖像和能量色散X射線光譜(EDX)圖(圖1d和e)表明,Ni和Pt分別分布在Al2O3納米管的外壁和內表面。NiO/Al2O3、Al2O3/Pt和NiO/Al2O3/Pt催化劑的N2吸附等溫線及其BJH孔徑分布曲線表明,這些催化劑具有相似孔結構。


圖1 (a)NiO/Al2O3/Pt、(b)Al2O3/Pt和(c) NiO/Al2O3的TEM圖;NiO/Al2O3/Pt的(d) HAADF-STEM圖和(e) EDX元素分布圖

  該研究選擇氨硼烷AB產氫作為模型反應來研究反溢流效應(圖2)。對于NiO/Al2O3催化劑,其產氫曲線表現出約20分鐘的誘導期,之后曲線開始逐漸上升(圖2b)。NiO/Al2O3/Pt催化劑完成反應所需的時間小于Al2O3/Pt,表明NiO的加入可以大大提高Al2O3/Pt催化劑的活性。研究人員對催化劑進行了動力學研究,記錄不同溫度(20-35℃)下反應曲線,根據ln k與1/T的Arrhenius曲線(圖2c),計算出Al2O3/Pt和NiO/Al2O3/Pt的活化能(Ea)分別為49.1 kJ mol–1和32.8 kJ mol–1。對反應10分鐘后的催化劑進行Raman表征,結果表明,在H2O存在下,NiO和Pt可以很容易地解離AB中的B-N和B-H鍵。

圖2 催化劑的(a, b)產氫曲線、(c) Arrhenius曲線,以及(d) Raman圖譜

研究人員用原位XANES研究了催化劑中Ni物種在反應中的動態變化行為,發現NiO/Al2O3的白線峰強度隨反應時間而降低(圖3a),表明Ni2+物種逐漸減少。通過線性擬合,得出反應10、20、30、40、50和60分鐘后NiO/Al2O3的還原度分別為3.6±0.3%、7.1±0.4%、10.0±0.2%、11.8±0.3%、13.6±0.3%和14.2±0.2%(圖3b)。使用DFT方法計算了水存在的環境中NiO上H2和H2O的形成和脫附自由能(圖3e)。在室溫(298.15 K)下生成H2所需的自由能壘(Ga)為154.7 kJ mol-1,而生成H2O所需的自由能壘為18.6 kJ mol-1,表明H物種傾向于還原NiO生成H2O。以上結果表明,在NiO/Al2O3的產氫曲線的誘導期內,NiO解離AB產生的活性H物種未從NiO表面釋放,而是被用于將NiO還原為金屬Ni0。產生金屬Ni0后,生成的H物種可從金屬表面釋放(圖3f)。

對于NiO/Al2O3/Pt,原位XANES光譜在整個反應過程中保持不變,表明添加Pt后Ni2+物種的還原被完全抑制(圖3c和d)。活性H物種同時在NiO和Pt生成。氫分子在Pt位點上的脫附非常容易,反溢流是能量最低的途徑。以上結果表明,對于NiO/Al2O3/Pt催化劑,NiO位點解離AB生成的H物種不會用于還原NiO,而是通過氧化鋁載體從NiO反溢流到Pt位點,結合成H2并釋放(圖3f),這就是反溢流過程。它闡明了添加NiO后NiO/Al2O3/Pt的H2生成率提高的機制。對于CoOx/Al2O3/Pt和NiO/TiO2/Pt催化劑,也證實了反溢流效應的存在。

圖3 (a) NiO/Al2O3和 (c)NiO/Al2O3/Pt的原位XANES圖譜及其線性擬合結果(b, d);(e) DFT計算結果示意圖;(f) NiO/Al2O3和NiO/Al2O3/Pt在產氫反應中的催化機制示意圖

 

該工作得到了國家自然科學基金、國家杰出青年科學基金、國家重點研發項目、中科院青年創新促進會、北京光源以及上海光源的資助和支持。

免責聲明:本網轉載自合作媒體、機構或其他網站的信息,登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。本網所有信息僅供參考,不做交易和服務的根據。本網內容如有侵權或其它問題請及時告之,本網將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網站或直接、間接使用本網站資料者,視為自愿接受本網站聲明的約束。
相關推薦
科技部:國家重點研發計劃5大研究方向涉及氫能

科技部:國家重點研發計劃5大研究方向涉及氫能

近日,科技部社會發展科技司就國家重點研發計劃“碳中和關鍵技術研究與示范”重點專項2022年度項目申報指南征求意見(以下簡稱指南)。該指南包含6大方面共17個研究方向,其中分布式生物質光熱轉化制氫或合成氣、富氫氣體及氫氣直接還原技術研發與示范、鋼鐵行業二氧化碳氣體發酵技術研發與示范、鋼廠尾氣制乙醇技術及20萬噸工業示范、面向碳中和相關的顛覆性技術研究(青年科學家項目)共5個方向涉及氫能。
全球功率最大氫能發電裝備,格羅夫新品正式發布

全球功率最大氫能發電裝備,格羅夫新品正式發布

4月12日,格羅夫正式向全球發布自主研發的640kW氫能發電裝備。據悉,該氫能發電裝備為全球功率最大的氫能發電裝備,也是我國在氫能產業上取得的一個重大突破!
比亞迪氫燃料電池裝置專利獲授權

比亞迪氫燃料電池裝置專利獲授權

天眼查App顯示,4月12日,比亞迪股份有限公司“儲氣罐安裝座、儲氫裝置及汽車”專利獲授權。
海水制氫到底難在哪兒?

海水制氫到底難在哪兒?

水是一種充足的自然資源,其約占地球表面的71%。其中,海水占地球全部水量的96.5%,與淡水不同,其成分非常復雜,涉及的化學物質及元素有92種。海水中所含有的大量離子、微生物和顆粒等雜質,會導致制取氫氣時產生副反應競爭、催化劑失活、隔膜堵塞等問題。為此,以海水為原料制氫形成了海水直接制氫和海水間接制氫兩種不同的技術路線。
6000億日元!松下擬斥巨資投資動力電池和氫能領域

6000億日元!松下擬斥巨資投資動力電池和氫能領域

松下在一份聲明中表示,截至2024財年的三年內,公司將在包括電動汽車電池在內的“增長領域”投資4000億日元,在氫能等“技術支柱領域”投資另外2000億日元。

推薦閱讀

熱文

Copyright © 能源界
主站蜘蛛池模板: 亚洲人成电影网站色www| 日韩高清国产一区在线| 国产亚洲日韩欧美另类第八页| 国产肉丝袜在线观看| 激情97综合亚洲色婷婷五| 白晶晶果冻传媒国产今日推荐 | 真实单亲乱l仑对白视频| 亚洲国产精品第一区二区三区| 真实国产乱子伦精品视频 | 色费女人18毛片a级毛片视频| 亚洲av无码乱码国产精品久久| 亚洲国产日韩欧美一区二区三区| 少妇无码一区二区三区免费| 亚洲成av人片在线观看无码 | 欧美激情a∨在线视频播放| 欧美顶级metart裸体全部自慰| 乱码午夜-极品国产内射| 国产在线一区二区三区四区五区 | 国产精品一品二区三区的使用体验| 国产一区二区内射最近更新| 国产肉丝袜在线观看| 国产成人精品三级麻豆| 特级毛片a级毛片在线播放www| 精品无码中出一区二区| 大地资源第一在线| 色资源av中文无码先锋| 久久精品99无色码中文字幕| 亚洲爆乳www无码专区| 国产a√精品区二区三区四区| 欧美猛少妇色xxxxx| 久久综合久久综合九色| 国产精品久久久久久久久岛国| 亚洲伊人久久大香线蕉av| 精品一区二区三人妻视频 | 亚洲国产精品国自产拍av| 国产亚洲日韩在线a不卡| 国产精品久久久久久av福利| 被两个两个黑人吃奶4p| 丰满人妻一区二区三区视频53| 日本19禁啪啪吃奶大尺度| 中文字幕高清在线中文字幕|