中空微结构合金Pt/Cu的制备及其对氨硼烷水解释氢的催化活性
2021-01-13刘全兴刘亚伟杜西刚
河南科技大学学报(自然科学版) 2021年2期
关键词:催化剂
刘全兴,刘亚伟,张 军,杜西刚,李 想
(河南科技大学 化工与制药学院,河南 洛阳 471023)
0 引言
氨硼烷(ammonia borane,AB)是一种新型化合物储氢材料,理论含氢量高达19.6%,借助于适当的催化剂能够实现可控化释氢[1-2],因而近年来AB的研究引起广泛关注,应用潜力无限[3]。
涉及AB水解释氢的催化剂大多集中在贵金属领域[4-6],如Pd、Pt、Rh、Ru的单质及其化合物,虽然贵金属基催化剂的催化效果较好,但其高昂的价格依然是其应用发展的主要障碍。近年来,将某些催化能力较低的过渡金属(如Fe、Co、Ni和Cu等)与贵金属进行复合,通过特殊的合成途径,使金属间形成电子和物相结构有效协同的多形貌合金微纳米粒子,可较大幅度地提升其催化性能[7-9]。过渡金属Cu的储量丰富、价格低廉、导电性强、性能稳定,但其对AB水解释氢的催化活性很低,将Cu与贵金属Pt融合成为独特微结构(如中空、纳米线、核壳结构等)的合金微粉[10-11],可有效降低催化剂的制备和应用成本。制备特殊微结构合金的方法已有多种[12],其中,牺牲模板(或伽伐尼置换)法已被证明具有良好的形貌调控能力,文献[13-14]分别采用此类工艺制备了具有中空结构的多种金属纳米晶,但产物形貌不够规整,且团聚较严重。由于中空结构微粒可为反应物的传输提供便捷通道,且具有较大的比表面积,因而可以形成更多的活性位点,有效提升其催化效能。现阶段Pt/Cu中空合金的制备,大多采取溶剂热工艺路线,需要高压条件,而且还要用到较多的有机溶剂,产物不易分离,产率较低,且易造成一定程度的污染[15],因而亟待寻求新的合成途径,以利于制备更多种类、更为高效的合金催化剂。……
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