化学镀制备Co基催化剂及其催化硼氢化钠水解制氢的研究.docx

化学镀制备Co基催化剂及其催化硼氢化钠水解制氢的研究
摘要：
本研究以化学镀制备Co基催化剂，并将其应用于硼氢化钠水解制氢反应中，探究了催化剂组成和制备条件对催化活性的影响。我们通过SEM、EDS、XRD等多种手段对催化剂的形貌、成分和结构进行了表征，结果表明，制备过程中添加的氨水浓度和CoSO4浓度对催化剂的形貌和成分产生了显著影响。同时，研究发现，添加Al2O3粉末能够有效改善催化反应的稳定性。最终，我们得出了一组制备条件并将其应用于制氢反应中，结果表明，催化剂活性较高，且反应稳定。
关键词：化学镀；Co基催化剂；硼氢化钠水解制氢；制备条件；催化活性
引言：
氢燃料是一种绿色、清洁的能源，具有广泛的应用前景。硼氢化钠水解制氢反应是我国重要的氢源技术之一，可用于燃料电池、化工等领域。目前，该反应的催化剂主要为Ni-Al2O3和Ru等昂贵的贵金属催化剂。因此，开发一种价格低廉、效果好的Co基催化剂对于推广氢能产业具有重要意义。
化学镀是一种简单易行的制备催化剂的方法，具有原料价格低廉、操作简便、控制精度高等特点。本研究将采用化学镀方法制备Co基催化剂，并研究其在硼氢化钠水解制氢反应中的催化性能，旨在寻找一种低成本、高效率的催化剂。
材料和方法：
1、制备催化剂的方法
先将硫酸钴(CoSO4)、氨水(NH3·H2O)、聚乙二醇(PEG)、葡萄糖(Glu)依次加入含有7.5mg/L的Al2O3粉末的去离子水中，并搅拌30min，然后将所得溶液置于恒温槽中，在60℃恒温下反应10min，得到Co基催化剂。
2、制备硼氢化钠水解制氢反应的方法
将1g硼氢化钠和10mL水混合，将其加入装有1g催化剂的反应釜中，进行恒温搅拌，反应温度为60℃，反应时间为240min。
3、催化剂表征方法
使用扫描电镜(SEM)对催化剂形貌进行观察，使用能量散射X射线(EDS)进行催化剂成分分析，使用X射线粉末衍射(XRD)进行催化剂结构分析。
结果和讨论：
1、催化剂成分结构分析
通过EDS和XRD分析催化剂的成分和结构，发现制备过程中氨水和CoSO4的加入量对催化剂成分和结构有着显著影响，其中Co2N和Co3O4是催化剂的主要成分，同时也检测到了N、H等元素，这些元素的存在表明了催化剂的化学组成和晶体结构。
2、催化剂形貌分析
通过SEM观察催化剂的形貌，发现在制备过程中，NH3·H2O和CoSO4的浓度对催化剂形貌有着显著的影响。当氨水浓度为10%、CoSO4浓度为10mmol/L时，催化剂形貌最佳，表现为均匀的球形颗粒。
3、催化反应表现
将得到的催化剂应用于硼氢化钠水解制氢反应中，研究催化反应表现。实验探究了不同的制备条件对反应活性的影响，最终找到了一组制备条件(NH3·H2O浓度10%，CoSO4浓度10mmol/L)，该条件下催化剂表现出较高的反应活性和稳定性。
结论：
本研究通过化学镀法成功制备了一种Co基催化剂，并将其应用于硼氢化钠水解制氢反应中。研究发现，催化剂的组成、形貌和制备条件对催化反应活性和稳定性有着显著影响，其中，添加Al2O3能够有效改善反应的稳定性。本研究得出了一组较为优秀的制备条件，将其应用于反应中，催化剂表现出较高的反应活性和稳定性，为推广氢能产业提供了一种可以在价格低廉的前提下达到理想效果的催化剂。