化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (1): 100-107.DOI: 10.6023/A20080374 上一篇 下一篇
研究论文
肖国鹏a, 乔韦军a, 张磊a,*(), 庆绍军b, 张财顺a, 高志贤a
投稿日期:
2020-08-17
发布日期:
2020-12-01
通讯作者:
张磊
作者简介:
基金资助:
Guopeng Xiaoa, Weijun Qiaoa, Lei Zhanga,*(), Shaojun Qingb, Caishun Zhanga, Zhixian Gaoa
Received:
2020-08-17
Published:
2020-12-01
Contact:
Lei Zhang
Supported by:
文章分享
采用溶胶凝胶法合成了钙钛矿复合氧化物, 负载氧化铜后得钙钛矿负载型催化材料, 通过XRD (X射线衍射分析)、BET(比表面积测试)、H2-TPR(程序升温还原分析)、XPS (X射线光电子能谱)等手段对催化材料进行了表征, 考察了不同种类钙钛矿负载纳米铜催化材料的结构、性质对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响. 结果显示, 钙钛矿负载纳米铜催化材料的催化活性主要与催化剂的铜比表面积、表面晶格氧缺位以及活性组分和载体间的相互作用有关. 其中, CuO/LaCrO3钙钛矿负载型催化材料的表面氧空穴含量较多, 活性组分与载体间相互作用较强, 因此催化甲醇水蒸气重整制氢活性较好. 当反应温度为360 ℃时, CuO/LaCrO3钙钛矿型催化剂并未出现明显失活现象, 甲醇转化率为98.6%, 产氢速率为694.9 mL•kgcat –1•s –1.
肖国鹏, 乔韦军, 张磊, 庆绍军, 张财顺, 高志贤. 钙钛矿型甲醇水蒸气重整制氢催化材料的研究[J]. 化学学报, 2021, 79(1): 100-107.
Guopeng Xiao, Weijun Qiao, Lei Zhang, Shaojun Qing, Caishun Zhang, Zhixian Gao. Study on Hydrogen Production Catalytic Materials for Perovskite Methanol Steam Reforming[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(1): 100-107.
催化剂 | 比表面积/ (m 2•g –1) | 孔容/ (cm 3•g –1) | 孔径/nm | 铜比表面积/ (m 2•g cat –1) | 产氢速率 a / (mL•kg cat –1• s –1) |
---|---|---|---|---|---|
CuO/ LaCrO 3 | 12.1 | 0.03 | 3.06 | 2.1 | 665.5 |
CuO/ LaNiO 3 | 7.5 | 0.02 | 3.03 | 1.2 | 427.7 |
CuO/ LaFeO 3 | 11.5 | 0.03 | 3.86 | 1.1 | 276.6 |
CuO/ La 2Zr 2O 7 | 4.1 | 0.01 | 3.48 | 1.1 | 304.3 |
催化剂 | 比表面积/ (m 2•g –1) | 孔容/ (cm 3•g –1) | 孔径/nm | 铜比表面积/ (m 2•g cat –1) | 产氢速率 a / (mL•kg cat –1• s –1) |
---|---|---|---|---|---|
CuO/ LaCrO 3 | 12.1 | 0.03 | 3.06 | 2.1 | 665.5 |
CuO/ LaNiO 3 | 7.5 | 0.02 | 3.03 | 1.2 | 427.7 |
CuO/ LaFeO 3 | 11.5 | 0.03 | 3.86 | 1.1 | 276.6 |
CuO/ La 2Zr 2O 7 | 4.1 | 0.01 | 3.48 | 1.1 | 304.3 |
[1] |
Miao, S.W.; Na, Y. Chin. J. Org. Chem. 2018, 38, 575 . (in Chinese)
|
苗思文, 那永, 有机化学, 2018, 38, 575.
|
|
[2] |
He, J.Y.; Feng, H.S.; Wang, T.; Wang, T.T.; Zeng, H.P. Chin. J. Chem. 2017, 36, 31.
|
[3] |
Chen, Z.X.; Wang, T.; Sun, T.T.; Chen, Z.Y.; Sheng, T.; Hong, Y.H.; Nan, Z.A.; Zhu, J.; Zhou, Z.Y.; Xia, H.P.; Sun, S.G. Chin. J. Chem. 2018, 36, 1161.
|
[4] |
Jacobson, M.Z.; Colella, W.G.; Golden, D.M. Science 2005, 308, 1901.
|
[5] |
Dodds, P.E.; Staffell, I.; Hawkes, A.D.; Li, F.; Gruenewald, P.; McDowall, W.; Ekins, P. Int. J. Hydrogen Energy 2015, 40, 2065.
|
[6] |
Sa, S.; Silva, H.; Brandao, L.; Sousa, J.M.; Mendes, A. Appl. Catal. B-Environ. 2010, 99, 43.
|
[7] |
Holladay, J.D.; Hu, J.; King, D.L.; Wang, Y. Catal. Today 2009, 139, 244.
|
[8] |
Yang, M.; Li, S.; Chen, G. Appl. Catal. B-Environ. 2011, 101, 409.
|
[9] |
Liu, D.; Men, Y.; Wang, J.G.; Kolb, G.; Liu, X.; Wang, Y, Q.; Sun, Q, Y.Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41, 21990.
|
[10] |
Liu, X.; Men, Y.; Wang, J.; He, R.; Wang, Y.Q. J. Power Sources 2017, 364, 341.
|
[11] |
Wu, G.S.; Wang, Y.H.; Mao, D.S.; Lu, G.Z.; Cao, Y.; Fan, K.N. Acta Chim. Sinica 2007, 65, 17 . (in Chinese)
|
吴贵升, 王宇红, 毛东森, 卢冠忠, 曹勇, 范康年, 化学学报, 2007, 65, 1757.
|
|
[12] |
Yang, S.Q.; He, J, P.; Zhang, N.; Sui, X.W.; Zhang, L.; Yang, Z.X.J. Fuel. Chem. Technol. 2018, 46, 179 . (in Chinese)
|
杨淑倩, 贺建平, 张娜, 隋晓伟, 张磊, 杨占旭, 燃料化学学报, 2018, 46, 179.
|
|
[13] |
Egger, D.A.; Bera, A.; Cahen, D.; Hodes, G.; Kirchartz, T.; Kronik, L.; Lovrincic, R.; Rappe, A.M.; Reichman, D.R.; Yaffe, O. Adv. Mater. 2018, 30, 1800691.
|
[14] |
Nishihata, Y.; Mizuki, J.; Akao, T.; Tanaka, H.; Uenishi, M.; Kimura, M.; Okamoto, T.; Hamada, N. Nature 2002, 418, 164.
|
[15] |
Li, W.Z.; Kovarik, L.; Mei, D.H.; Liu, J.; Peden, C.H.F. Nat. Commun. 2013, 4, 2481.
|
[16] |
Majdi, T.; Zhu, G.Z.; Carvalho, J.; Jarvis, V.; Meinander, K.; Britten, J.F.; Botton, G.; John, S.P. Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 241601.
|
[17] |
Ghouse, M.; Al-Musa, A.; Al-Yousef, Y.; Al-Otaibi, M.F. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2010, 13, 99.
|
[18] |
Tang, P.S.; Sun, H.; Cao, F.; Yang, J.T.; Ni, S.L.; Chen, H.F. Adv. Mater. Res. 2011, 279, 83.
|
[19] |
John Berchmans, L.; Sindhu, R.; Angappan, S.; Augustin, C.O. Semiconductors 2011, 207, 301.
|
[20] |
Rao, K.K.; Banu, T.; Vithal, M.; Swamy, G.Y.S. K.; Kumar, K.R.Mater Lett. 2002, 54, 205.
|
[21] |
Yang, S.Q.; Zhou, F.; Liu, Y, J.; Zhang, L.; Chen, Y.; Wang, H.H.; Tian, Y.; Zhang, C.S.; Liu, D.S. Int. J. Hydrogen Energy 2019, 44, 7252.
|
[22] |
He, J.P.; Yang, Z.X.; Zhang, L.; Li, Y.; Pan, L.W. Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42, 9930.
|
[23] |
Xiao, G.P.; Qiao, W.J.; Wang, L.B.; Zhang, L.; Zhang, J.; Wang, H.H. J. Fuel Chem. Technol. 2020, 48, 213 . (in Chinese)
|
肖国鹏, 乔韦军, 王丽宝, 张磊, 张健, 王宏浩, 燃料化学学报, 2020, 48, 213.
|
|
[24] |
Dai, X.P.; Yu, C.C. Mol. Catal. 2012, 26, 423 . (in Chinese)
|
代小平, 余长春, 分子催化, 2012, 26, 423.
|
|
[25] |
Wang, D.Z.; Feng, X.; Zhang, J.; Chen, L.; Zhang, L.; Wang, H.H.; Bai, J.; Zhang, C.S.; Zhang, Z.Y. J. Fuel. Chem. Technol. 2019, 47, 1251 . (in Chinese)
|
王东哲, 冯旭, 张健, 陈琳, 张磊, 王宏浩, 白金, 张财顺, 张政一, 燃料化学学报, 2019, 47, 1251.
|
|
[26] |
Moradi, G.R.; Khosravian, F.; Rahmanzadeh, M. Chinese J. Catal. 2012, 33, 797.
|
[27] |
Devendra, P.; Daniel, H.; Dushyant, S.; James, S. Appl. Petro. Res. 2012, 2, 27.
|
[28] |
Mickevicius, S.; Grebinskij, S.; Bondarenka, V.; Vengalisa, B.; Sliuzienea, K.; Orlowskib, B.A.; Osinniyb, V.; Drube, W. J. Alloys Compd. 2006, 423, 107.
|
[29] |
Honma, T.; Benino, Y.; Fujiwara, T.; Komatsu, T.; Sato, R.; Dimitrov, V. J. Appl. Phys. 2002, 91, 2942.
|
[30] |
Peng, X.; Omasta, T.J.; Roller, J.M.; Mustain, W.E. Front. Energy 2017, 11, 299.
|
[31] |
Wang, C.; Cheng, Q.P.; Wang, X.L.; Ma, K.; Bai, X.Q.; Tan, S.R.; Tian, Y.; Ding, T.; Zheng, L.R.; Zhang, J.; Li, X.G. Appl. Surf. Sci. 2017, 422, 932.
|
[32] |
Bennici, S.; Gervasini, A.; Ravasio, N.; Zaccheria, F. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5168.
|
[33] |
Das, D.; Llorca, J.; Dominguez, M.; Colussi, S.; Trovarelli, A.; Gayen, A. Int. J. Hydrogen Energy 2015, 40, 10463.
|
[34] |
Kulkarni, G.U.; Rao, C.N.R. Top Catal. 2003, 22, 183.
|
[35] |
Losev, A.; Kostov, K.; Tyuliev, G. Surf. Sci. 1989, 213, 564.
|
[36] |
Perefniguez, R.; Gonzalez-Delacruz, V.M.; Holgado, J.P.; Caballero, A. Appl. Catal. B: Environ. 2010, 93, 346.
|
[37] |
Song, Q.L.; Men, Y.; Wang, J.G.; Liu, S.; Chai, S.S.; An, W.; Wang, K.; Li, Y.Y.; Tang, Y.H. Int. J. Hydrogen Energy 2020, 45, 9592.
|
[38] |
He, J.P.; Zhang, L.; Chen, L.; Yang, Z.X.; Tong, Y.F. Chem. J. Chinese U. 2017, 38, 1822 . (in Chinese)
|
贺建平, 张磊, 陈琳, 杨占旭, 佟宇飞, 高学校化学学报, 2017, 38, 1822.
|
|
[39] |
Zhang, L.; Pan, L.W.; Ni, C.J.; Sun, T.J.; Zhao, S.S.; Wang, S.D.; Wang, A.J.; Hu, Y.K. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 4397.
|
[1] | 李雅宁, 王晓艳, 唐勇. 自由基聚合的立体选择性调控★[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 213-225. |
[2] | 李萍, 杨琪玉, 曾婧, 张然, 陈秋燕, 闫飞. 氟掺杂对可逆固体氧化物电池性能的影响及相关动力学研究[J]. 化学学报, 2024, 82(1): 36-45. |
[3] | 付信朴, 王秀玲, 王伟伟, 司锐, 贾春江. 团簇Au/CeO2的制备及其催化CO氧化反应构效关系的研究★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 874-883. |
[4] | 刘建川, 李翠艳, 刘耀祖, 王钰杰, 方千荣. 高稳定二维联咔唑sp2碳共轭共价有机框架材料用于高效电催化氧还原★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 884-890. |
[5] | 崔国庆, 胡溢玚, 娄颖洁, 周明霞, 李宇明, 王雅君, 姜桂元, 徐春明. CO2加氢制醇类催化剂的设计制备及性能研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 1081-1100. |
[6] | 赵天成, 蒋鸿宇, 张琨, 徐一帆, 康欣悦, 胥鉴宸, 周旭峰, 陈培宁, 彭慧胜. 基于环烷烃/乙醇混合碳源高性能碳纳米管纤维的连续化制备[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 565-571. |
[7] | 王子豪, 陈敏, 陈昶乐. 不对称α-二亚胺镍催化制备聚烯烃弹性体★[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 559-564. |
[8] | 贾洋刚, 陈诗洁, 邵霞, 程婕, 林娜, 方道来, 冒爱琴, 李灿华. 高性能无钴化钙钛矿型高熵氧化物负极材料的制备及储锂性能研究[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 486-495. |
[9] | 刘露杰, 张建, 王亮, 肖丰收. 生物质基多元醇的多相催化选择性氢解★[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 533-547. |
[10] | 徐斌, 韦秀芝, 孙江敏, 刘建国, 马隆龙. 原位合成氮掺杂石墨烯负载钯纳米颗粒用于催化香兰素高选择性加氢反应[J]. 化学学报, 2023, 81(3): 239-245. |
[11] | 刘健, 欧金花, 李泽平, 蒋婧怡, 梁荣涛, 张文杰, 刘开建, 韩瑜. 金属-有机骨架衍生的Co单原子高效催化硝基芳烃氢化还原[J]. 化学学报, 2023, 81(12): 1701-1707. |
[12] | 张璇, 熊军, 张旺. 通过聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸改性实现高性能蓝色钙钛矿发光二极管[J]. 化学学报, 2023, 81(12): 1695-1700. |
[13] | 刘金晶, 杨娜, 李莉, 魏子栋. 铂活性位空间结构调控氧还原机理的理论研究★[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1478-1485. |
[14] | 杨贯文, 伍广朋. 模块化双功能有机硼氮和硼磷催化体系的设计及其催化转化★[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1551-1565. |
[15] | 李波, 周海燕, 马海燕, 黄吉玲. 亚乙基桥联双茚锆、铪配合物的合成及催化丙烯选择性齐聚研究: 茚环3-位取代基的影响[J]. 化学学报, 2023, 81(10): 1280-1294. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||