封装型Pd基催化剂(M@PdX)@HC及其强化H2O2直接合成机制
批准号:
22068009
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
林倩
依托单位:
学科分类:
反应工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
林倩
中文摘要
氢氧直接合成H2O2过程绿色环保、工艺简单,但O2和H2O2分子中O-O键在Pd晶面上容易解离,降低H2O2选择性和产率,限制其工业化应用。本项目提出研究《封装型Pd基催化剂(M@PdX)@HC及其强化H2O2直接合成机制》,主要研究内容(1)研制高H2O2选择性和产率的封装型Pd基催化剂(M@PdX)@HC;(2)研究H2/O2在新型封装型Pd基催化剂的吸附相平衡和动力学、H2/O2/H2O2在孔道的扩散传质;(3)研究新型封装型Pd基催化剂直接合成H2O2的选择性、产率、稳定性与构效关系。研制催化剂核为电负性较强小分子(X)改性的M@PdX纳米球(M为非贵金属),具有大的活性表面、少的不饱和位点和d带电子密度,削弱O-O键的解离能力,使之能于常压下高效合成H2O2,是项目的特色和重要创新之处。项目的研究成果将为常压下氢氧直接合成过氧化氢的选择性和收率较低的难题提供新理论和技术基础。
英文摘要
Despite of the simpleness and environmental friendliness of the direct synthesis of H2O2 from oxygen and hydrogen, the industrialization of such process is still unable to advance. One of the reasons is the easy-occurring O-O bond cleavage in O2 and H2O2 molecules on the surface of Pd-based catalyst, resulting in the lower H2O2 selectivity and yield. To overcome this obstacle, we synthesized encapsulated Pd-based catalyst (M@PdX)@HC and studied its mechanism on enhancing the H2O2 direct synthesis. The mainresearch contents are: (1) the synthesis of (M@PdX)@HC with high H2O2 selectivity and yield; (2) the phase equilibrium and kinatics of H2O2 adsorption on the (M@PdX)@HC, and the mass-transfer of H2/O2/H2O2 in the porous structure. (3) the selectivity, yield, stability and structure-activity relationship of (M@PdX)@HC in the direct synthesis of H2O2. The core of the catalyst (M@PdX)@HC is a M@PdX nanosphere, where X is electronegative small molecule and M is non-precious metal. This nanosphere core has larger Pd exposure surface area, less unsaturated sites and lower electron density on d-orbital, which could reduce the O-O bond cleavage in O2 and H2O2. It is the characteristic and important innovation of the project. This result is the key achievement of this study and it provides a new theory and technology foundation for direct synthesis process of H2O2.
氢氧直接合成H2O2过程绿色环保、工艺简单,但O2和H2O2分子中O-O键在Pd晶面上容易解离,降低H2O2选择性和产率,限制其工业化应用。本项目主要研究内容及结果如下:.(1)成功制备具有压缩应变Pd壳的核-壳结构催化剂Co@Pd/TiO2。. 成功制备了具有压缩应变Pd壳的核壳结构复合高效催化剂Co@Pd/TiO2,用于直接合成H2O2。通过在Co@Pd/TiO2催化剂上构建压缩应变Pd壳层,使Pd d带的宽度(wd)变宽,d带中心(εd)变低,降低了O2*的得电子能力,从而抑制了O2*和OOH*中O-O键的断裂,使得Co@Pd/TiO2催化剂提高了H2O2选择性和产率。 .(2)壳层/空腔物化参数可调可控新型封装型Pd基催化剂制备。. 主要研究了1)Pd-Sn@HCS催化剂空腔及壳层孔容结构调控;2)中空Pd@HSiO2壳层孔径可控制备及壳层结构调控。.(3)研究Pd的电子结构对 O-O 键解离的影响以及H2/O2/H2O2在孔道的扩散传质。. 主要有:1)铅对钯(111)表面电子性质和局部结构的调控,用于增强过氧化氢的直接合成;2)Pd - M@HCS (M = Sn, Fe, Co, or Ni)上直接合成H2O2:非贵金属M对Pd的电子态和粒径的影响;3)Sn改性调控Pd电子结构及直接合成H2O2的影响;4)Co改性调控Pd电子结构及直接合成H2O2的影响;5)Ni改性调控Pd电子结构及直接合成H2O2的影响;6)N掺杂多孔碳调控Pd电子结构及直接合成H2O2的影响;7)Ni@PdCu/NPCs的构筑及直接合成H2O2催化性能研究;8)聚电解质膜自组装合成Pd/SPEn,通过抑制O-O键的解离有效地直接合成H2O2;9)PdNC/C催化剂的制备及其对H2O2直接合成的影响研究;10)中空核壳催化剂反应传质过程研究。.(4)项目拓展研究工作。. 主要有1)Au,Sn掺杂对催化剂Pd-M/SPE5直接合成H2O2的影响研究;2)响应面实验优化Pd/SPE5合成H2O2的反应条件;3)催化剂PdNC/C中钯纳米笼粒径对H2O2直接合成的影响研究;4)氮改性碳载体的催化剂PdNC/CN对H2O2直接合成的影响研究。
氢氧直接合成过氧化氢的Pd基核壳结构催化剂基础研究
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批准号:21366008
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2013
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负责人:林倩
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依托单位:
国内基金
海外基金