基于氨催化分解用铱基催化剂的制备及其性能研究

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3、I犬学硕士学位论文题目叁堡垡坌壁旦堡叁堡垡型塑型鱼垦苎!垦堂堑窒指导教师堡堡(塾篮!专授予学位日期～主旦四川大学硕士学位论文氨催化分解用铱基催化剂的制备及其性能研究化学工艺专业研究生：倪平指导教师：储伟(教授，博导)质子交换薄膜燃料电池(PEMFC)以氢气作为燃料源，无污染、无噪音，其能量转化效率是40％一60％，因而倍受关注。氨催化分解产物只有氢气和氮气，没有分解的氨气适当处理后其浓度可以降低蛩J2xlo-7以下；另外，氨气的存储也比较方便，室温、810．4KP

4、a左右条件下，氨气以液体的形式存在。氨气可以人工合成，来源广泛，氨的储氢能力(17．7wt％)和能源密度(3000Wh／kg)明显高于甲醇等碳氧化合物，从而能够降低成本。另外，氨催化分解产生的氢、氮混和气，可代替纯氢气作为一种还原性气体应用于钢铁和电子产业。贵金属铱(k)归属于第Ⅷ族过渡元素，是一种稀有贵金属，而且是高级战略材料。目前铱Or)作为催化剂使用主要用在胼等推进剂的催化分解、汽车尾气净化和不饱和碳氢化合物的加氢催化剂。在保证铱(h)催化剂的低温高活性、稳定性和抗烧结性同时，降低铱(m催化剂

5、的成本是现在研究的热点之一，而添加适量助催化剂是降低铱Or)含量的有效手段；文献表明，通过采用新的制备方法或控制制备条件来控制负载型铱(埘催化剂的粒子大小和晶相，从而提高活性组分的分散度是必要的，也是可行的。本文以氨气催化分解为模型反应，首先从催化剂的基本制备条件着手，通过对k／Si02催化剂的焙烧温度、焙烧气氛和还原温度的研究，结合H2-TPRf阳H2-TPD等表征结果，比较深入地研究了催化剂制备条件对催化剂的还原性质以及对氢气吸附一脱附性能的影响。实验发现，以丙酮为溶剂制备的铱㈣催化剂的催化活性

6、明显高于以水为溶剂制备的催化剂，其主要原因是丙酮溶剂能够在催化剂焙烧过程中提高活性组分的分散度；焙烧温度和还原温度对铱(h)催化剂的性能和结构影响很大，350"C左右的温度焙烧时催化剂表现出较高的催化活性。氢气和氩气气氛中焙烧的催化剂均表现出比空气气氛更高的催化活性。n2-TPD表征说明，与空气焙烧相比，氢气和氨气焙烧增强了铱(h)催化剂活性组分矾寸H2的吸附能四川大学硕士学位论文力。碱金属助剂(Li、Na和K)在氨催化分解中起电子助剂的作用，电子助剂的电负性越低，其提供电子的能力越强，从而其催化活

7、性就越高。助剂Ba的添加显著提高了Ir／Si02催化剂的氨催化分解活性，结合H2-TPR表征结果说明助剂Ba起电子助剂和结构助剂的双重作用，一方面与活性组份发生协同作用，改变了催化剂的活性中心状态；另一方面，助剂Ba的hDA．可明显提高Ir／Si02催化剂的热稳定性，原因在于活性组分h在烧结的过程中能被BaO捕获，导致活性物种Ir的再分散，提高了催化剂活性组分的分散度。等离子体处理技术的引入很大程度上提高了催化剂的催化活性，这是因为等离子体处理一方面提高了活性组分的分散度，另一方面降低了催化剂表面的

8、活化能。对于N∥SiOz催化剂面言，等离子体处理方式的引入和贵金属h的添加对催化剂Ni／Si02活性的提高起到相似的促进作用。关键词：铱催化剂，碱金属，Ba，等离子体处理，氨催化分解Ⅱ四川大学硕士学位论文InvestigationofAmmoniaDecompositionwithHighActivityIridiumcatalystMajor"ChemicalengineeringtechnologyGraduate：Ni，PingSupervisor：Prof．Chu，WeiProtonexch

9、angemembranefuelcell(PEMFC)useshydrogenasfudsource,andH2isthecleanestfuel湖knownandH20istheonlyproductofitscombustion．anditsenergyconversionefficiencyis40--60％．Recently,on-sitegenerationofhydrogenhasbecomeallinterestingaltemmive，Theuseofammoniaasahydrog

10、enproviderappearstobea900dchoicebecausetheproducitonisonlyhydrogenandnitrogen,thereisnoCOxgeneration,andtheunconvertedNH3callbereducedtolessthan2x10-7levelbymeansofasuitableabsorber．Inaddition,atroomtemperature限T．)andaround810AKPa,NH3is