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本文首先通过纳米碳纤维(CNFs)在宏观基体材料上的原位生长实现CNFs的固载化。在此基础上采用浸渍法和胶体法(乙二醇法,甲醛法)制备负载型的贵金属催化剂,并应用到有机氢化物制氢反应中。贵金属催化剂选用Pt,而有机氢化物制氢选择十氢萘脱氢反应来考察。
首先,考察了催化剂制备对有机氢化物制氢的影响。制备粉末的CNFs负载贵金属催化剂Pt应用到十氢萘制氢反应中,并考察了一系列因素(制备方法,pH值,还原温度,负载量)的影响。结果表明,甲醛法所得催化剂在十氢萘制氢中获得较高的转化率和选择性,而过程中从碱性到酸性的pH值调节有利于胶体粒子的沉积;还原温度对还原程度有较大影响,而对Pt的粒径影响较小。在还原温度为80℃时所制备的5wt%Pt/CNFs催化剂应用到十氢萘制氢反应2h后可以实现转化率为60.15%和选择性97.11%,TOF达729.88molH2/mol metal。
CNFs的固载化对于其在工业化应用很有必要,在十氢萘制氢中CNFs的固载化则有利于回收利用以及热传导。本文考察了CNFs在不锈钢片上的原位生长碳源、预处理、高温氧化以及二次生长对CNFs的生长量、形貌以及稳定性的影响。结果表明先用浓HCl预处理再对其表面进行高温氧化后,用乙烯可以在其表面均匀生长一层稳定的CNFs。但在负载催化剂的过程中CNFs仍有很大的损失。
通过在碳纸上的原位生长对CNFs进行固载化可以获得更加稳定的CNFs,超声20min后只有0.9%的损失。利用所得CNFs/C纸负载Pt并应用到十氢萘制氢反应中,结果表明浸渍法所得Pt/CNFs/C纸十氢萘制氢中有较好催化活性,可获得TOF207.40 molH2/mol metal。考察了浸渍法制备的影响因素,发现还原温度太高时可能会引起铂粒子团聚,降低催化活性。而由于粒径变大,随着Pt负载量的变大,浸渍法制备Pt/CNFs/C纸应用到十氢萘制氢的转化率和TOF有所下降。用胶体法所得Pt/CNFs/C纸催化剂十氢萘制氢反应中效果则不好。