选用2种高比表面的碳载体,采用浸渍法制备了担载量为20%的铂基催化剂。经表征20%Pt/乙炔黑的孔径主要分布在2.5~5 nm之间,孔径小并且分布集中;而20%Pt/珍珠碳的孔径除少量分布在2.5~5 nm之间外,大部分孔径分布在20~60 nm,分布范围较宽。

报道了采用对靶磁控溅射法制备的铁镍氧化物薄膜的其光电特性和结构与氧氩比之间的关系:氧气含量在20%~1%的范围内改变时,获得材料的电阻率为102~103Ω.cm;反应室中氧气含量较高(20%)时,材料的晶化强度较小,过电势有所降低,电流密度为10mA/cm2时过电位为321mV。

以玉米芯为原料,羧甲基纤维素纳(CMC)为添加剂,利用连续管流反应器,在反应压力为22.5MPa~27.5MPa、反应器壁温为550℃~650℃、反应停留时间为0.33min~0.67min、物料浓度为3wt%~6wt%的条件下,对玉米芯超临界水气化制氢进行了实验研究。利用正交实验设计与分析方法,得到实验条件范围内玉米芯超临界水气化制氢的最佳反应参数,同时对气化过程主要操作参数的影响进行了分析。

论述了无机层状化合物光催化剂光解水制氢研究进展;介绍了层状化合物光催化剂光解水的机理;概述了层状化合物光催化剂光解水的特性和提高其光催化活性的途径;并对未来的研究前景进行了展望。

简述了利用可见光催化分解水制氢的基本原理及该领域的最新研究进展。由能带模型概述了设计可见光响应催化剂的3种方案,重点介绍了元素掺杂类型光催化剂、氮氧/硫氧化物光催化剂、固溶体催化剂等可见光催化分解水体系。阐述了该课题的重要意义及面临的巨大挑战,提出了未来该领域需要加强研究的若干问题。

前言在新能源领域中,氢能已普遍被认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源。半导体纳米TiO2 因其化学性质稳定、无毒和能有效去除大气和水中的污染物而成为解决能源和环境问题的理想材料。目前,TiO2可见光化的研究取得了一定进展,金属离子掺杂、非金属离子掺杂、离子注入以及染料

采用溶胶-凝胶法和溶胶-凝胶浸渍法制备了纯的和Gd3+掺杂的纳米TiO2,并利用XRD,电化学,PL光谱和UV-vis漫反射光谱等手段对样品进行了表征。考察了焙烧温度和Gd3+掺杂量对TiO2在紫外光照射下光催化分解水制氢活性的影响。

介绍了染料敏化分解水制氢的基本原理。综述了染料分子的选取,使用氧化还原调节剂的机理和研究进展。指出染料分子对光谱的吸收特性,激发态染料分子能级与半导体导带的相对位置,染料分子与半导体的吸附情况,表面键合强度直接影响对光子的吸收,电子的注入,从而影响产氢量。此外,I-/I3-作为氧化还原调节剂可有效还原染料分子,实现持续产氢。最后提出了染料敏化分解水制氢的间歇式反应器结构,以及通过选择用于敏化的半导体来提高产氢率的思路。

利用柠檬酸络合法合成了钙钛矿型复合氧化物LaFeO3,利用XRD,SEM,TEM,XPS和UV-VIS DRS等表征手段分析了所制备材料的结构、形貌、粒径大小、表面物种和吸光性能。结果表明,所制备的LaFeO3具有完好的钙钛矿型结构,粒子大小均匀,其粒径为40 nm左右,表面上Fe3+和Fe2+共存,且活性吸附氧种占57.25%。所制备的LaFeO3在400~700 nm的可见光区具有明显的吸收带,其能隙为2.16 eV。

利用辉光放电等离子体处理改进常规浸渍法制备了NiO/SrTiO3光催化剂.XRD、XPS和TEM分析证明,金属颗粒在载体表面的分散性得到极大提高,并在反应中具有很好的稳定性.XPS、热重和XRD分析表明,等离子体处理使浸渍的Ni(NO3)2在常温下分解为晶化度较低的NiO团簇,该团簇可能与载体具有较强的相互作用.在光催化反应中,高分散的金属可以促进电荷传递,并提供更多的表面活性位.对于水分解制氢和甲醇溶液转化制氢反应,该催化剂的活性分别是常规催化剂的1.3倍和1.8倍.

本文综述了半导体氧化物光催化裂解水制氢的反应机理,以及近年来半导体光催化裂解水制氢的研究进展。讨论了各种因素对材料光催化性能的影响以及改性方法,并对今后的研究方向提出了一些建议。

以低谷电电解制氢为研究对象,运用生命周期评价方法,对其进行经济、能源和环境3E评价,得出在整个生命周期过程中,其总的环境排放比汽油高,城市排放大大低于汽油,因此使用氢燃料可以缓解城市环境压力;能源效率为0.193,能效低的主要原因是发电效率低;就单位价格热值而言,氢气的经济性与汽油相比略有劣势。所以在目前条件下推广氢能源时机还不成熟,政府补贴是推动其发展的关键。

以麦秆发酵制氢产生的有机废液为实验原料,在管式连续流反应器中进行了超临界水气化制氢的实验研究。考查了温度、压力、浓度对气化效果的影响。实验表明利用生物质发酵制氢残液在超临界水中气化,可以实现制氢与制污的双重目的。

研究了硫化氢间接电解制氢过程中电极材料的性能,考察了不同阴极材料上镀铂厚度、镀铂方式对电极电化学性能的影响,并对阳极材料进行了筛选。实验结果表明,石墨可以作为电解反应器的阳极材料;阴极材料选择石墨载体上离子溅射镀铂,铂层厚度为0.01μm时具有较好的综合性能,但考虑电解反应器的能耗及镀铂成本,阴极可采用无镀层的石墨材料。

利用自制的C12A7-Mg催化剂,研究了催化水蒸汽重整生物油、石脑油和CH4制备氧气的性能,以及催化剂寿命,并用X射线光电子能谱对催化剂进行了表征．温度测试范围为250-850℃．对于催化水蒸汽重整生物油反应,在750℃时,氢气产率最大达到80％,碳的转化率接近95％．在相同的反应温度下,催化水蒸汽重整石脑油和CH4的氢气产率和碳的转化率要低于重整生物油反应．催化剂的失活主要是由于重整过程中的积碳．

介绍了直接利用太阳能光解水制氢的几种新型光催化剂:钽酸盐、铌酸盐、钛酸盐、多元硫化物,阐述了提高光催化剂反应活性的途径:光催化剂纳米化、离子掺杂、半导体复合、染料光敏化、贵金属沉积、电子捕获剂、表面螯合及衍生作用、外场耦合。展望了该领域未来的研究方向。

采用高温氮化技术,以氯化铵为矿化剂合成了层状钙钛矿型LaTaON2光催化剂.与前驱体氧化物LaTaO4相比,LaTaON2的吸收边红移,在可见区呈现较强的吸收.在可见光作用下,乙醇为牺牲剂时,同时负载Pt和Ru的LaTaON2能催化分解水放出H2,且其光催化产氢效率大大高于单独负载Pt或Ru的LaTaON2催化剂.

本文综述了固体氧化物燃料电池阳极材料的研究现状和进展。详细地介绍了国内外固体氧化物燃料电池阳极材料的制备、改性、微观结构与性能关系以及阳极反应动力学机理,并对各种材料适用的条件和优缺点进行了比较。对阳极材料在高温电解制氢领域阴极上的应用前景进行了展望。

DQ-4型制氢设备在运行一段时间后(一般在30 h左右),电解槽氢氧侧温差在短期内迅速增大,使制氢设备无法正常运行。针对存在的问题,经过长时间的分析和摸索,发现碱液过滤器存在“气塞”现象,影响电解液在电解槽内的循环流动。经过对碱液过滤器进行小的改进后,电解槽温差异常增大的问题从根本上得到了解决。

用高温固相法合成了具有类钙钛矿型结构的层状化合物K2La2Ti3O10,用XRD,UV-DRS对其进行表征.利用不同还原方法制备了Pt/K2La2Ti3O10光催化剂,并且用脉冲氢氧滴定法(HOT)测定了K2La2Ti3O10表面Pt的分散度.考察了Pt/K2La2Ti3O10光催化分解甲醇水溶液制氢的活性.

以发酵法生物制氢反应器排放的废液为培养基,考察了复合型高效产絮菌F2-F6制取生物絮凝剂(BF)的最佳发酵条件。试验结果表明,在初始pH值为7.0、发酵周期为21 h、摇床转速为140 r/m in、发酵温度为30℃、制氢废液不灭菌的条件下,制取的BF对高岭土的最大絮凝率>93.0%。同时,考察了制取的BF对生活污水、墨汁废水和高浓度中药废水的净化效果,结果表明对浊度、色度和有机物的去除率分别达到98.7%、96.9%和62.6%。

面对日益枯竭的能源危机,氢能是一种洁净、最有前景的替代能源。目前在各种制氢的方法中光催化分解水制氢的研究最多,光解水过程中催化剂最关键,本文对利用太阳能光解水的途径、提高光催化反应效率以及光催化剂的开发研究进行了综述。

介绍了电解水制氢装置核心部件电解槽的主极板发生腐蚀的现象,研究并分析了极板腐蚀发生的原因,笔者认为主极板腐蚀的机理属于电偶腐蚀+孔蚀,碱液中有害离子是导致腐蚀发生的必要条件。针对主极板腐蚀发生的情况,提出了解决措施。

在实验室固定床反应器上研究了采用复合催化剂的吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢反应,对吸附强化制氢反应条件进行了考查,得到了实验室条件下的最佳反应条件为温度600～640℃,压力0.2MPa,水碳比4～5。在600℃,0.2MPa,水碳比5的条件下,吸附强化段H_2含量高达95.39%,吸附强化段CH_4转化率达到81.37%,相对于理论平衡值的吸附强化因子达到26.76%。

对比了二甲醚水蒸汽重整过程中由外部供热和燃烧反应尾气供热两种方式下的热效率,并对体系进行了热力学分析,模拟考察了反应温度、压力、原料组成等因素对体系平衡组成的影响,探讨了二甲醚转化率、氢气和一氧化碳等产物的变化情况。分析发现,反应器温度在200℃,压力为0.1MPa时可以获得最佳的原料转化率。

提出一种新型的生物质水蒸气气化制氢方法.该方法在生物质水蒸气气化过程中添加CO2吸收剂,旨在通过吸收CO2促进产氢反应向着氢气产生方向进行,从而提高产氢量.分析了Ca(OH)2、水蒸气、温度和保持时间对产氢量以及产气组分百分比的影响,结果表明:在生物质水蒸气气化过程中添加CO2吸收剂能显著提高产氢量;随着Ca(OH)2的增加产氢量先升高后略微降低,Ca(OH)2对水煤气反应的影响要明显强于对甲烷水蒸气重整反应的影响

自1972年发现TiO_2光电极在紫外光下能分解水制氢以来,一些国家在光催化材料的制备、改性、可见光利用及光催化理论等方面已取得了重大突破。但半导体纳米材料及其光电极膜器件应用于光解水制氢的研究仍处于起步阶段。本文述评了近几年国内外半导体纳米材料及其光电极膜器件在光解水制氢方面的研究进展。

光催化分解水制氢研究新进展

以草酸钠为共沉淀剂,采用共沉淀法制备了以ZnO-ZrO2为载体的镍基乙醇水蒸气重整制氢催化剂(Ni/ZnO-ZrO2)。考察了不同锌锆摩尔比的ZnO-ZrO2负载的镍基催化剂在300～450℃催化乙醇水蒸气重整制氢的反应性能。用TPR、TPO、XRD对催化剂试样进行了表征。结果表明,当n(Zn)∶n(Zr)=1∶1,Ni负载质量分数10%时,催化剂中有镍锌复合氧化物生成,350℃时乙醇转化率达100%,450℃氢气选择性接近90%;TPO结果表明,ZnO-ZrO2复合载体可以降低催化剂上的积炭量。

将钛片进行预处理,用处理后的钛片作为电极基体,然后用循环伏安法在钛基体上沉积制备了Pt/Ti,Pt-Ru/Ti,Pt-Ir/Ti,Pt-Ru-Ir/Ti催化电极,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)以及等离子发射光谱(ICP)等方法对所制备电极进行了表征,包括电极表面形貌、组分的沉积状态、催化层成分组成以及电极寿命等;在煤浆电解过程中,采用两电极体系,对所制备电极的电催化活性进行了测试