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超疏水超親氣體催化劑研制獲得主要停頓

起源:百度百科 點擊次數:171 揭櫫時光:2020-08-13

近日,中物院二所聚變裂變混雜動力研討中心在超疏水超親氣體的催化劑制備及其氫-水同位故舊換反響機能研討方面獲得新停頓,文章揭櫫在情況與水處置方面威望期刊JHM上。

氫-水同位故舊換反響被普遍運用于水中氫同位素的分別、含氚廢水中氚的去除和重水的臨盆。和藹相催化交流反響(VPCE)比擬,液相催化交流反響(LPCE)因為具有較低的能耗和較高的氫同位素分別因子,獲得了研討者的普遍存眷。在氫同位故舊換反響中,一個典範的成績就是罕見的親水催化劑會被水滴所浸潤,招致作爲反響物的水蒸氣和氫氣沒法達到催化劑的反響活性位點。爲了包管LPCE反響的有用性,具有疏水機能的催化劑被開辟了出來,催化劑的多孔構造包管了催化劑活性位點與反響物的有用接觸。來自加拿大的W. H. Stevens等人率先制備了用于氫-水同位故舊換的疏水催化劑。他們將Pt/Al2O3的外面覆以疏水的硅烷薄膜,起到了優越的疏水感化,反響的催化活性也獲得了很大的進步。從此,兩種經常使用的催化劑被開辟出來,包含Pt/SDB和Pt/C/PTFE。個中,SDB與PTFE具有優越的化學穩固性,都用作疏水的載體。但是,兩種罕見的催化劑的接觸角爲約110度,經由過程特別的制備方法,催化劑的接觸角可以進步到132度。

雖然進一步進步催化劑的疏水性可以有用地進步催化劑的催化活性,然則接觸角大于150度的催化劑,也就是超疏水的催化劑今朝還鮮有報導。今朝罕見的疏水催化劑有三種罕見的成績。起首,以Pt/SDB 爲例,疏水膜會籠罩部門催化劑活性位點;其次,水滴會粘附在罕見的疏水催化劑的外面(圖1);最初,Pt納米粒子會在歷久的運轉和催化劑再生過程當中發生熔結,招致催化機能削弱。另外,大批的研討重要集中于優化催化劑的顆粒與散布和催化劑中疏水載體和催化劑的組分優化。關於反響中的液滴、氣泡、和催化劑外面的動態接觸關系則少有研討。

 

 

 

圖1(A)罕見的疏水催化劑Pt/SDB,水會部門籠罩催化劑的外面,同時,氣泡會粘附在催化劑的外面。(B)超疏水,超親氣體的Pt@MIL-101/PVDF的催化劑外面排擠液體,而且吸附氣泡進入氣膜外部。

有鑒于此,本項目研討人員應用溶液法制備了一種超疏水超親氣體的Pt@MIL-101/PVDF催化劑。該催化劑的接觸角爲156度,表示出了超疏水特征,有用避免了水對催化劑的浸潤(圖2)。其次,該催化劑表示出了超親氣體的特征,其氣泡接觸角約爲0度,包管了氣體與催化劑的有用接觸。應用掃描電子顯微鏡和吸附特征曲線對該催化劑停止了描寫表征,進一步驗證了催化劑的多層孔狀構造。另外,MIL-101將Pt納米粒子包覆于其孔中,可以有用防止催化劑在歷久應用過程當中催化劑機能的消退。別的,研討人員對該催化劑的機能停止了表征,並對反響機理停止了評論辯論。

超疏水超親氣體催化劑對氫-水同位故舊換反響機能具有顯著晉升感化,該種催化劑設計理念爲進一步開辟高機能疏水催化劑供給了思緒。

 

 

 

圖2(A)Pt@MIL-101/PVDF催化劑水滴接觸角大于150度,爲超疏水。(B)完全液滴在催化劑外面轉動。(C)催化劑氣泡接觸角約爲0度,爲超親氣體。(D)淹沒于水中催化劑外面籠罩一層氣膜。(E)水滴在催化劑外面彈跳。(F)氣泡敏捷在催化劑外面決裂並進入多孔催化劑中。

論文題目:Superophobicand superaerophilic hierarchical Pt@MIL-101/PVDF composite for ogen waterisotope exchange reactions。該研討獲得國度磁束縛聚變項目(2017YFE0301602, 2017YFE0300301, 2015GB106004)的贊助。

起源:聚變裂變混雜動力研討中心,若有侵權,請聯系刪除。編纂:王曉麗    編審:何佳恒
 


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