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Ni与Co催化乙醇制氢研究进展

2021-07-28郭俊艳张海军段红娟李孝建刘鑫韩磊

化工进展 2021年7期
关键词:催化剂

郭俊艳,张海军,段红娟,李孝建,刘鑫,韩磊

(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北武汉 430081)

化石燃料在地球上的储量有限,且在使用过程中会产生大量的CO2,造成温室效应[1]。氢气具有无毒、热值高且燃烧产物无污染等优点,是最理想的清洁能源之一[2]。目前常用的制氢方法主要有化石能源制氢、水制氢及生物质制氢[3]。其中,化石能源制氢,如水煤气制氢以有限的化石能源为基础,在获得氢气的同时会造成大量的碳排放,污染环境;水制氢,如电解水制氢,虽然对环境的污染小,但能耗大、成本高;相比之下,生物质制氢具有节能且清洁的优点,成为当今制氢领域的研究热点。

乙醇具有相对高的氢含量、无毒、易于运输和储存等特点,可以通过玉米、小麦、高粱等植物秸秆以及生物质发酵再生产,是一种来源广泛且可再生的制氢原料,具有广阔的研究前景。乙醇制氢反应体系复杂,其反应路径与催化剂的种类密切相关,要求催化剂具有较高的断裂C―C、C―H 及O―H 的能力[4]。载体型金属催化剂是该领域的研究热点,过渡金属由于可以降低反应活化能,因此常被用作催化剂的活性组分。贵金属如Rh、Ru、Pd 及Pt 等具有较高的活性和稳定性,但贵金属价格昂贵[5]。因此,成本较低的过渡金属,如Ni基或Co 基催化剂由于其相对较高的催化活性,受到科研人员的广泛关注[6-7]。

乙醇制氢用Ni 基和Co 基负载型催化剂中,载体和活性组分对催化剂的活性起了至关重要的作用,因此本文围绕催化剂载体的类型及活性纳米颗粒的合金化改性,综述了近五年内Ni 基和Co 基催化剂催化乙醇重整制氢的最新研究进展,总结了其优缺点以及目前面临的挑战,并对今后的研究方向进行了展望。……

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