NiO/NaCl可控合成及催化水与甲醇重整制氢文献综述
2020-06-30 09:06
1 前言 21世纪,全球面临环境污染和能源危机的严峻挑战,氢能作为清洁能源的代表,是理想的未来能源之一。
近日,石川教授等人[1]率先研发了一种Pt/a-MoC高效自热重整制氢催化剂,在150 #176;C时,便能以每摩尔Pt每小时产生2276 mol H2的速率释放氢气,进一步升温至190 #176;C,其放氢速率可达每摩尔Pt每小时18046 mol H2,较传统催化剂活性提升近两个数量级,为燃料电池原位制氢提供了新思路[2]。
然而,此项研究仍存在许多瓶颈,Pt的使用导致催化剂原料成本较高,且a-MoC的制备流程繁琐,涉及多道高温渗碳处理、钝化、气氛保护等,致使能源消耗量大,成本高,商品化困难。
因此,研发高效、可再生、低成本的自热重整制氢催化剂是解决问题的关键[3]。
氯化钠是最常见的化工原料,具有价格低廉、无毒害、易回收利用等优点。
同时,它也是一款性能优异的催化剂负载材料[4,5]。
氯离子能较好地与Ni、Cu等离子形成金属配合物[25],从而有利于提升催化剂的反应活性[6];氯离子具有较高的电负性,也是较强的吸电子基团,对有机物分子和水具有一定的吸附作用[7,8];此外,在Ni/TiO2、Ni/Al2O3等体系的重整制氢中,NiO表现出优异的反应活性[9]。
因此,氯化钠的使用不仅能调节和改善Ni与基体间的电子结构,提升催化活性[10],还能使催化剂的回收变得更加容易,降低成本,使实际运用成为可能。
然而,低温重整制氢催化剂的合成也面临着许多挑战。
其一是要求催化剂基体对金属原子具有一定的束缚作用[1],Cl原子虽然具有一定的吸附探针作用,但在低温重整制氢反应中实际效果还有待进一步研究。
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