Zn/Co-ZIF衍生多孔碳钯基催化剂的制备及在甲酸制氢中的应用

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0517

摘要/Abstract

摘要：

通过浸渍还原法将Pd、Ag等锚定在经过HNO₃酸化和（NH₄）₂HPO₄磷化处理得到的Zn/Co-ZIF衍生HPNC多孔碳上，制备出高活性的Ag₁Pd₇@HPNC催化剂。采用XRD、TEM、SEM和EDS等系列表征手段对Zn/Co-ZIF、多孔碳载体和制备的催化剂进行了表征分析和系统测试。结果表明，多孔碳中的Zn和大部分的Co物种可通过高温焙烧和酸化处理方式被有效去除，小尺寸的Pd和Ag纳米颗粒可高效负载于HPNC多孔碳载体的表面。通过探究不同载体及银钯不同的质量比对催化剂催化活性的影响，证明了Ag₁Pd₇@HPNC催化剂具有优异的甲酸催化性能。甲酸分解实验表明，经（NH₄）₂HPO₄处理后的Pd@HPNC催化剂活性优于未处理的Pd@HNC催化剂活性。掺杂Ag会进一步提高Ag _x Pd _y @HPNC（x>0）双金属催化剂的催化活性，其中当m_Ag∶m_Pd=1∶7时，Ag₁Pd₇@HPNC催化甲酸分解活性最佳，在318 K条件下甲酸分解的转化频率（TOF）可达1 025 h^-1；并且该催化剂循环使用5次后TOF仍保持为920 h^-1，表明其具有良好的循环稳定性。Ag₁Pd₇@HPNC在甲酸催化脱氢方面展示了较好的应用前景。

关键词: 甲酸, 制氢, ZIF, 钯基化剂, 多孔碳

Abstract:

Highly active Ag₁Pd₇@HPNC catalyst were obtained through anchoring Ag and Pd on Zn/Co-ZIF derived nitrogen-doped porous carbon（HPNC），which was obtained by HNO₃immersion and（NH₄）₂HPO₄ phosphating.Zn/Co-ZIF，porous carbon supports and prepared catalysts were characterized and systematically analyzed by a series of characterization methods such as XRD，TEM，SEM and EDS，etc.The results showed that Zn and most of Co species in porous carbon could be effectively removed by high-temperature sintering and acidification treatment，and small-size Pd and Ag nanoparticles could be efficiently loaded on the surface of HPNC porous carbon carriers.By exploring the effects of different catalyst supports and different m_Ag∶m_Pd on the catalyst catalysts，it was demonstrated that the Ag₁Pd₇@HPNC catalysts had excellent formic acid catalytic activity.The formic acid dehydrogenation experiment showed that the catalytic activity of Pd@HPNC treated by（NH₄）₂HPO₄ was superior to that of untreated Pd@HNC catalyst，and the catalytic activity of Ag _x Pd _y @HPNC （x>0） prepared by doping Ag species had been further improved.When the mass ratio of m_Ag∶m_Pd=1∶7，the catalytic activity of Ag₁Pd₇@HPNC for formic acid decomposition was optimal with a turnover frequency（TOF） of 1 025 h^-1for formic acid at 318 K，and the catalyst was recycled for five times with the TOF value of 920 h^-1，indicating its good recycling stability.Ag₁Pd₇@HPNC showed a good application prospect to formic acid dehydrogenation.

Key words: formic acid, hydrogen production, ZIF, Pd catalyst, porous carbon

中图分类号:

TQ132.41

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