发布时间:2021-06-21 11:33 原文链接: 将镍纳米颗粒用作高效氨分解制氢催化剂

  以钠型ZSM-5分子筛为载体,在啡咯啉配体络合作用下制备均匀分散于ZSM-5分子筛的镍纳米颗粒,用作高效氨分解制氢催化剂。

  

  随着温室气体排放的增加和恶劣气候的加剧,人类寻找可替代化石燃料的新能源迫在眉睫。氢气(H2)被认为是最清洁的能源之一。然而,氢气体积能量密度低,爆炸极限范围较大(4%-75%),运输、储存及使用安全性目前都面临很大挑战。将氢气以其他物质化学组成的形式储存即化学储氢,将很大程度上解决这一困境。氨气(NH3)具有较高的含氢比,且在10个大气压或-33.4℃即可以液态形式存在,体积能量密度高、易于储运。更重要的是,氨气在空气中不易燃,且自身不含碳,在分解制氢过程中无任何温室气体排放。因此,氨气成为理想的氢气载体,只需一种有效的催化剂将其分解即可制得氢气。

  于此,哈尔滨工业大学(深圳)开发了一种高效稳定的镍基催化剂用于氨气的分解制氢反应。该制备方法首先将镍前驱体和啡咯啉配体结合制得较稳定的镍金属配位化合物,再将其负载于钠型ZSM-5(Na-ZSM-5)分子筛上得到所需催化剂。由于配体的稳定作用,促使了大小均一、约2.3nm的镍颗粒的形成,此数值恰好与理论计算具有最高活性的镍颗粒大小相吻合。此外,Na-ZSM-5具有较高的比表面积,确保了镍颗粒能够较均匀地分散于载体上。通过该方法制得的镍催化剂具有较高的氨分解活性,在5wt.%较低镍负载量以及600℃和6000 ml/g/h条件下,就能实现氨的完全分解。同时,Na-ZSM-5载体中Na的存在为催化剂提供了丰富的碱性位点和较强的金属-载体相互作用,有效地提高了催化剂的稳定性,在50小时的测试中几乎没有性能下降。

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