用於燃料電池的高效制氫反應納米催化劑研究

《用於燃料電池的高效制氫反應納米催化劑研究》是依託南開大學，由袁忠勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：用於燃料電池的高效制氫反應納米催化劑研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁忠勇
• 依託單位：南開大學

中文摘要

本項目選取燃料電池的制氫工藝中的關鍵反應，通過在催化劑製備中引入同步鹽結晶過程，開展新型富缺陷高效納米催化劑的合成研究，採用多種手段考察富缺陷納米晶的形成過程和缺陷產生機制；並以甲醇蒸汽重整和水氣轉換(water-gas shift reaction)等反應為探針，考察合成的納米催化劑的制氫催化性能，探討富缺陷納米材料在催化反應中的構效關係，揭示催化作用機理，嘗試回答催化科學的核心問題，從理論高度闡明高活性催化劑上活性位點的形成過程、結構特徵和構效關係，並在此基礎上最佳化和完善製備方法，總結合成規律和質量控制因素，為可控制備具優異性能的納米催化劑和納米功能材料奠定堅實可靠的基礎。本課題的研究成果對具有實際套用價值的高效催化劑和具有優異性能的功能催化材料的設計合成有實際指導意義，促進氫能源的高效生產和利用。

結題摘要

本項目研究開展了新型富缺陷高效納米催化材料（CuO, NiO, Ce-Zr-O, Fe2O3, MnOx等）的合成研究，在催化劑製備中引入同步鹽結晶過程（也稱之為鹽包裹方法）以提高金屬氧化物催化劑的表面氧吸附含量，考察了富缺陷納米晶形成過程和機制，及在催化制氫和催化氧化等反應中的性能，探討構效關係。實驗結果表明鹽包裹法製備的氧化物催化劑體系在催化氧化反應中顯示出很高的活性，但在氨分解制氫反應中並沒比常規方法製備催化劑占優勢。進一步最佳化和擴展該鹽包裹製備方法，將其成為一種製備金屬氧化物和硫化物納米晶量子點的普適方法，所製備的ZnO和CdS等量子點顯示出特殊的光學性能。採用溶析結晶方法製備出含CuCl的KCl晶體，具有較強的抗氧化能力和缺陷螢光發射性能。同時也擴展性地開展了有關納米孔膦酸鈦和碳催化材料的合成、性能及其負載型CuO和Ni等納米催化劑體系套用於清潔能源研究，得到了一系列有意義的研究成果。已在Chem. Soc. Rev., Small, ChemSusChem, Chem. Commun., Int. J. Hydrogen Energy, J. Mater. Chem.等期刊發表了基金標註論文35篇，其中已被SCI收錄論文31篇，EI收錄25篇，中國發明專利授權1項，應邀在國際和全國性學術會議作邀請報告和Keynote報告11次。