CNTs催化剂上氨分解反应的本征动力学.pdf

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1、第42卷第6期燃料化学学报Vo1．42NO．62014年6月JournalofFuelChemistryandTechnologyJun．2014文章编号：0253-2409(2014)06-0758-05La．CoMoN／CNTs催化剂上氨分解反应的本征动力学赵朝晖．邹汉波，林维明(广州大学化学化工学院，广东广州510006)摘要：以La．CoMoN／CNTs为催化剂，对氨分解制氢反应的本征动力学进行了研究。考察了N浓度、H浓度、NI-I。浓度以及反应温度对反应速率的影响。采用幂指数方程描述反应动力学，确定了本征动力学参数，推导出了本

2、征动力学方程，得到反应的活化能为93．948kJ／mol。同时对其反应机理进行了探讨，认为La．CoMoN／CNTs催化剂上氨分解反应遵循Temkin—Pyzhev机理．即表面氮原子的结合脱附为反应的速率控制步骤。关键词：负载型金属氮化物；催化剂；氨分解；制氢；反应动力学、中图分类号：O643文献标识码：AReactionkineticsofammoniadecompositionoverLa-CoMoN／CNTscatalystZHA0Zhao．hui．ZOUHan_bO．LINWei．ming(SchoolofChemistryan

3、dChemicalEngineering，GuangzhouUniversity，Guangzhou510006，China)Abstract：ThereactionkineticsofammoniadecompositionoverLa．CoMoN／CNTscatalystwerestudied．TheeffectofN，concentration，H，concentration，NH，concentrationandreactiontemperatureontherateofammoniadecompositionwereinves

4、tigated．Accordingtotheexperimentaldata，thecorrelativekineticparametersweredeterminedbasedonanexponentialequation．Theintrinsickineticequationwasobtained．Theactivationenergyofthereactionwas93．948／mo1．Thereactionmechanismwasalsodiscussed．Thereactionrateofammoniadecompositio

5、noverLa—CoMoN／CNTswascontrolledbythecombinationdesorptionofnitrogenonthesurfaceofthecatalyst．Keywords：supportedmetallicnitride；catalysis；ammoniadecomposition；hydrogenproduction；reactionkinetic近年来，氨分解制备无CO燃料电池用氢气技个基元步骤为(拟)平衡状态。Tsai等_5]考察了在术逐渐成为催化研究的热点之一[1“]。氨分解作为Pt上氨解反应的机

6、理。指出当温度在470～580oC合成氨的逆反应，是一个逐步脱氢的过程。在排除时，氨第一步解离即步骤(2)是反应的速率控制步传质过程影响的前提下，主要包括以下几个步骤：首骤。Choudhary等_6研究了Ir基催化剂上的氨分解先是氨气在催化剂表面活性位发生化学吸附，吸附动力学过程，提出步骤(6)即表面氮原子的结合脱态氨分子(NH)发生N—H键断裂，然后逐级脱氢附是反应的速率控制步骤。Tsai等_7]考察了Ru生成N’和H，最后N和H分别结合并脱附生成(001)面上的氨分解反应动力学行为，发现反应的和，具体过程如下：速率控制步骤随温度发生

7、变化。当反应温度低于NH3(g)+¨NH(1)400oC时，氮结合脱附即步骤(6)为速率控制步骤；NH3*+++NH+H(2)当反应温度高于500oC时，氨第一步解离即步骤NH2*+HNH+H(3)(2)为速率控制步骤。对于Ru基催化剂的氨分解NH+++N+H(4)反应，很多研究表明，表面氮原子的结合脱附是反应2HHH2+2(5)的速率控制步骤_2]。Ganley等[研究了A1，O负2N”N2+2(6)载的Ru、Ni、Ir、Co、Rh、Pt、Pd等催化剂上的氨分解目前。研究中存在的争议主要是无法对氨分解动力学过程。得出在Fe、co和Ni

8、催化剂上氮结合反应的速率控制步骤形成统一认识。大量的实验和脱附即步骤(5)为速率控制步骤，而在Rh、Ir、Pt、Pd计算结果表明。反应的速率控制步骤随反应条件以和cu等催化剂上氮氢键断裂即步骤(4)为速率控