文档介绍：复旦大学
博士后学位论文
纳米铜基催化剂的设计和甲醇水蒸气重整制氢反应研究
姓名:张新荣
申请学位级别:博士后
专业:物理化学
指导教师:范康年
20050601
摘要纳米铜基催化剂的设计和甲醇水蒸气重整制氢反应研究本文以质子交换膜燃料电池的应用为背景,开发低温高活性和高氢选择性型碳材料对传统碳酸盐共沉淀方法制备的/疉催化剂进行修饰,以改法相比较,探索出一种易于控制、简洁的制备纳米铜基催化剂的方法。最后关气重整制氢铜基催化剂活性的关键因素进行探讨。主要内容如下:一纳米/疉催化剂的制备和在甲醇水蒸气重整制氢反应中的应用本文采用新型纳米碳材料作为助剂对传统碳酸盐共沉淀方法制各的甲醇水蒸气重整制氢反应中表现出低温高活性,对和哂懈哐≡裥浴F中珻催化剂表现出最佳的催化性能,在娴臀路从μ跫拢状甲剂表面形成了高度多孔的类纳米线的网状结构。分析表明,晶粒和晶格微应力等微结构起了显著的调控作用,催化剂的活性不仅与催化剂催化剂。结果表明,微波辐照后催化剂活性得到大幅度提高,特别是处理时间保状甲;食鱿肿畲笾怠4呋炼訦虲表现出高选择性。氢的甲醇水蒸气重整制氢催化剂,提高产氢速率和重整气中含量,降低含量,为质子交换膜燃料电池提供洁净、高效的氢源。首先采用大比表面积的新善催化剂的粒径大小、分布等微结构,制各出低温高效甲醇水蒸气重整制氢催化剂。其次采用草酸盐胶态共沉淀方法制各纳米铜基催化剂,与传统的制各方联催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的活性和微结构特性,对影响甲醇水蒸滦吞疾牧细男訡痁/呋恋闹票负陀τ/疉催化剂进行修饰。结果表明,除活性碳外,≡裥源锏%,重整产气中含量则仅为ァ催化剂的结构分析表明,纳米碳材料的引入在增大催化剂比表面的同时显著改善了催化剂中铜、锌等活性组分的分散度,有利于形成尺寸较小的催化活性组分。尤其是母纳谱饔酶用飨裕纳屏舜呋恋谋砻娼峁梗诖呋著改善了/疉催化剂中铜/锌界面的微结构,对工作状态催化剂金属铜的金属铜表面密切相关,铜的晶格微应力对催化剂的性能也起重要作用。⒉ǚ沾俳腃痁/呋恋闹票负陀τ本文采用微波辐照技术预处理传统碳酸盐共沉淀方法制备的/疉为复旦大学博士后出站报告
锌活性组分在微波预处理过程中得以改组及重构,≡裥源笥%,并且和≡裥运嫖波辐照时问的延长呈缓慢递增趋势,同时催化剂对选择性较小,使得重整—治霰砻鳎⒉ㄔご聿唤鱿灾跋霤痁/呋林薪属铜纳米晶粒的尺寸以及金属铜的晶胞参数,而且金属铜纳米晶粒的微应力同背鱿旨ù笾怠T谖⒉制备的催化剂与传统共沉淀催化剂结构有明显的不同,铜的分散度和粒径分布二纳米/痁呋恋闹聘骱驮诩状妓羝卣魄夥从χ械挠τ氢反应中表现出低温高活性,对和哂懈哐≡裥浴T℃反应时,甲铜、锌之间存在着同晶取代现象,第三组份的加入使催化剂铜、锌粒径减少,铜、锌之间的相互作用增加,铜的晶格微应力增加。催化剂活性随催化剂金属铜表面积增加而增加,达到一定值后反而下降,而与铜的晶格微应力具有良好的对应关系。关联催化荆在甲醇水蒸气重整制氢反应中的活性和微结构特性可以认为,较大的金属铜表面积是催化剂具有高活性的前提,铜的晶格微应力以关键词制氢;甲醇水蒸气重整;铜基催化剂:活性碳纤维;微波辐照;草酸产气中含量抑制在%以下。样有着极为显著的变化,并且在微波辐照时间为辐照过程中,由于独特的微波“选择加热”效应,使得铜锌铝三元氧化物中的铜微结构,相应大大改善了催化剂的低温催化活性及制氢选择性。瓹痁/呋林票阜椒ǖ难芯采用草酸盐胶态共沉淀方法制备的/疉催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中表现出良好的低温催化性能。结构分析表明,草酸盐胶态共沉淀法得到改善。草酸盐胶态共沉淀法所制催化剂表现出的晶格缺陷、铜的晶格微应力增加这些微观结构上的差异对催化剂的活性以及催化剂的稳定性都有重要影响,提高了催化剂的低温活性和长期稳定性。采用草酸盐胶态共沉淀方法制备/痁呋猎诩状妓羝卣醇已完全转化,。催化剂的结构分析表明,草酸盐胶态共沉淀法制各的/痁呋及铜锌之间的相互作用对催化剂的活性也具有重要作用,三者相互协调共同促使催化剂性能的改善和提高。盐胶态共沉淀;微结构特性复旦大学博士后出站报告摘要.
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