CN115400765B - 一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用 - Google Patents
一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115400765B CN115400765B CN202211207785.0A CN202211207785A CN115400765B CN 115400765 B CN115400765 B CN 115400765B CN 202211207785 A CN202211207785 A CN 202211207785A CN 115400765 B CN115400765 B CN 115400765B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alkene
- metal alkene
- mgh
- nanomaterial
- layer metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims abstract description 77
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 17
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 29
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011232 storage material Substances 0.000 claims abstract description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical group CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 11
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical group [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 bisdodecyl trimethyl ammonium bromide Chemical compound 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910002669 PdNi Inorganic materials 0.000 abstract description 45
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 abstract description 26
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 10
- JKDRQYIYVJVOPF-FDGPNNRMSA-L palladium(ii) acetylacetonate Chemical compound [Pd+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O JKDRQYIYVJVOPF-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 9
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 9
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- SHWZFQPXYGHRKT-FDGPNNRMSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;nickel Chemical compound [Ni].C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O SHWZFQPXYGHRKT-FDGPNNRMSA-N 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 229910021126 PdPt Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CUJRVFIICFDLGR-UHFFFAOYSA-N acetylacetonate Chemical compound CC(=O)[CH-]C(C)=O CUJRVFIICFDLGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000024 high-resolution transmission electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/892—Nickel and noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- B01J35/396—
-
- B01J35/40—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用，该纳米材料以Pd金属烯为内核，以第二元素金属烯为外壳，形成包覆结构。该制法为：首先制备Pd金属烯，然后与第二元素源、表面活性剂以及还原剂混合，进行水热反应制得。本发明提供了该纳米材料作为MgH2储氢材料催化剂的应用。催化剂中非贵金属Ni的含量得到了有效的提高，可以实现对MgH2的高效催化效果。MgH2‑10wt.％PdNi样品的初始脱氢温度为154℃，脱氢截止温度为297℃。在200℃，3.5Mpa的氢压下，能够实现快速可逆吸氢，100秒内吸氢量达4.18wt.％以上，脱氢反应焓为71.6kJ/(mol H2)‑1，远低于原MgH2的脱氢反应焓。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属烯材料、其制备方法及应用，尤其涉及一种PdNi双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用。
背景技术
金属烯是近年来涌现出的一种新型二维材料，它由几个原子层(通常小于10个)组成，与其他二维材料和双金属催化剂相比，金属烯具有超高的比表面积、大的表面能、以及缺陷的量子尺寸效应，因而催化活性十分优异。目前，金属烯在催化氢析出反应(HER)、氧还原反应(ORR)、乙醇氧化反应(EOR)和电催化CO2还原反应(CO2RR)等领域受到了广泛的研究。
目前，已经制备出了许多种类的金属烯，包括PdMo双金属烯、RhPdH双金属烯、RuRh双金属烯等。但是，已报道的方法合成的以Pd为基体的双金属烯中，另一种元素是以取代Pd的方式嵌入到Pd基体中，其含量较少，因此制备的双金属烯所发挥的催化效果仍有待提高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种催化活性高的Pd基双层金属烯纳米材料；
本发明的第二个目的是提供一种催化活性高的Pd基双层金属烯纳米材料的制备方法；
本发明的第三个目的是提供一种催化活性高的Pd基双层金属烯纳米材料的应用。
技术方案：本发明所述的Pd基双层金属烯纳米材料，以Pd金属烯为内核，以第二元素金属烯为外壳，形成包覆结构。
其中，所述包覆结构的厚度为2.9～3.9nm；其中，Pd金属烯核的厚度为1.5nm～2.1nm，第二元素金属烯外壳的厚度为0.9～1.9nm。
上述的Pd基双层金属烯纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备Pd金属烯；
(2)将Pd金属烯、第二元素源、表面活性剂以及还原剂混合，进行水热反应，制得所述Pd基双层金属烯纳米材料。
其中，步骤(1)中，制备Pd金属烯的方法为：将钯源、六羰基钼和抗坏血酸分散在油胺溶液中，在油浴中加热，经固液分离后，制得所述Pd金属烯；所述油浴的温度为130～140℃，加热的时间为2～3h。在该温度和时间下，钯源逐渐被还原，最终形成类似于石墨烯的结构。
其中，步骤(2)中，所述水热反应的温度为160～170℃，时间为5～7h。在该温度和时间下，第二元素源在表面活性剂和还原剂的作用下，逐渐在Pd金属烯表面沉积，最终形成内核是Pd金属烯，外层是第二元素金属烯的双层金属烯结构。
其中，步骤(2)中，所述活化剂为表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或双十烷基三甲基溴化铵；还原剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。在该表面活性剂和还原剂的作用下，Ni原子的氧化还原电位以及还原速度受到改变，最终在Pd基金属烯表面沉积下来。
其中，第二元素源为Ni源或Pt源。
上述的Pd基双层金属烯纳米材料作为MgH2储氢材料催化剂的应用。
其中，所述的储氢材料催化剂为MgH2-xwt.％PdNi，其中x为0～12；x更优选为0、3、5、10、12。
Pd基双层金属烯材料作为储氢材料MgH2的催化剂，包括以下步骤：在惰性气体保护下，所述双层金属烯材料与MgH2混匀、球磨，得到MgH2-PdNi复合材料；其中，球磨时间为4～8小时，球料比为40～45：1，球磨机公转速度为400～450rpm，。
发明原理：在Pd金属烯的合成过程中，Pd(acac)2被油胺和抗坏血酸还原，形成Pd原子，许多Pd原子在六羰基钼中的羰基作用下，逐渐形成片层状基底。之后随着反应时间的增加，游离的Pd原子会继续附着在片层边缘使片层尺寸增加。在表面活性剂以及还原剂的状态下，Ni(acac)2被还原成Ni原子，随后在Pd金属烯表面沉积，最终形成内核为Pd金属烯，外核为Ni金属烯的双层金属烯纳米材料。
有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)本发明的金属烯催化剂中非贵金属Ni的含量得到了有效的提高，起到了更为高效的催化作用。(2)具有较大的比表面积、超薄的尺寸、高表面能和独特的电子结构；(3)对于添加了本发明的催化剂掺杂的MgH2复合体系，大幅提高了其储氢性能；(4)该MgH2复合体系的初始脱氢温度降至164℃，比纯MgH2的初始脱氢温度减少了136℃。(5)MgH2-10wt.％PdNi样品的初始脱氢温度为154℃，脱氢截止温度为297℃。在200℃，3.5Mpa的氢压下，能够实现快速可逆吸氢，100秒内吸氢量达4.18wt.％以上；其脱氢反应焓为71.6kJ/(mol H2)-1，远低于原MgH2的脱氢反应焓。
附图说明
图1为制备的PdNi双金属烯纳米材料催化剂的TEM图；
图2为MgH2-xwt.％PdNi(x＝0、3、5、10、12)不同成分比例的脱氢曲线图；
图3为MgH2-10wt.％PdNi的等温吸氢曲线；
图4为MgH2-10wt.％PdNi的PCI曲线。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在140℃油浴中，加热2小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml N-N-二甲基甲苯溶液中，加入0.17g十六烷基三甲基溴化铵和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于170℃烘箱内加热7h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，最终得到所述具有包覆型的PdNi双层金属烯。
图1中的(a)为PdNi双层金属烯纳米材料的TEM图；(b)为PdNi双层金属烯纳米材料的HRTEM图及其EDS；(c)、(d)为PdNi双层金属烯纳米材料的HRTEM图；(e)、(f)为PdNi双层金属烯纳米材料的HAADF图；(g)为PdNi双层金属烯纳米材料的EDS图。由图1可以看出，Pd元素主要分布在内部，Ni元素均匀的分散在外部，形成了一个包覆结构。
实施例2
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在130℃油浴中，加热3小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml二甲基乙酰胺中，加入0.17g双十烷基三甲基溴化铵和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于160℃烘箱内加热5h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，所得到的产物为内层为Pd双金属烯，外层为Ni金属烯的双层金属烯纳米材料。
实施例3
一种PdPt双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在140℃油浴中，加热2小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml N-N-二甲基甲苯溶液中，加入0.17g十六烷基三甲基溴化铵和0.17g乙酰丙酮铂，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于170℃烘箱内加热7h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，最终得到所述具有包覆型的PdPt双层金属烯。
实施例4
一种MgH2-xwt.％PdNi复合材料的制备方法为：
(1)分别称取0.015g、0.025g、0.05g和0.06g的PdNi双层金属烯纳米材料，加入0.485g、0.475g、0.45g和0.44g的MgH2中，分别记为MgH2-3wt.％PdNi、MgH2-5wt.％PdNi、MgH2-10wt.％PdNi和MgH2-12wt.％PdNi；另称取0.5g的MgH2作为空白对照。
(2)将称量的样品放入不锈钢球罐中，采用星轮式球磨机机械球磨方式，球料比为40：1，公转速度为450rpm，在99.9999％纯度的惰性气体保护下球磨5h，得到MgH2、MgH2-3wt.％PdNi、MgH2-5wt.％PdNi、MgH2-10wt.％PdNi、和MgH2-12wt.％PdNi样品。
所获得的一系列MgH2-xwt.％PdNi复合材料的体积脱氢曲线，测试如图2所示。其中三个样品的起始脱氢温度、终止脱氢温度以及脱氢量总结于表1。
表1球磨样品MgH2-xwt.％PdNi(x＝0、3、5、10、12)的体积脱氢性能
| 样品 | 起始脱氢温度/K | 截至脱氢温度/K | 脱氢量/wt.％ |
| MgH2 | 548 | 646 | 7.41 |
| MgH2-3wt.％PdNi | 467 | 597 | 6.91 |
| MgH2-5wt.％PdNi | 439 | 574 | 6.67 |
| MgH2-10wt.％PdNi | 427 | 570 | 6.36 |
| MgH2-12wt.％PdNi | 436 | 589 | 6.08 |
由表1可以看出所制备的掺杂不同比例的纳米添加剂的复合体系的初始脱氢温度均在200℃内，且MgH2-10wt.％PdNi样品的截止脱氢温度在300℃内。
MgH2-10wt.％PdNi样品的等温吸氢曲线如图3所示，在200℃，3.5Mpa的氢压下，能够实现快速可逆吸氢，100秒内吸氢量达4.18wt.％以上。
MgH2-10wt.％PdNi样品在不同温度下的PCI曲线如图4所示，其中，图4中的(a)为MgH2-10wt.％PdNi的PCI曲线，(b)为根据范特霍夫方程计算得到的样品的脱氢反应焓和拟合曲线。可以看出MgH2-10wt.％PdNi体系的脱氢反应焓为71.6kJ/(mol H2)-1，远低于原MgH2的脱氢反应焓。说明PdNi双层金属烯催化剂能够降低体系的脱氢反应焓，使得复合体系的脱氢温度向低温方向移动。
对比例1
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在80℃油浴中，加热2小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml二甲基甲酰胺中，加入0.17g十六烷基三甲基溴化铵和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于160℃烘箱内加热5h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，所得到的产物为内层为Pd双金属烯，外层为Ni金属烯的双层金属烯纳米材料。不过该产物内层Pd双金属烯片层较小。
对比例2
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在140℃油浴中，加热12小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml二甲基甲酰胺中，加入0.17g十六烷基三甲基溴化铵和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于160℃烘箱内加热5h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，所得到的产物为内层为Pd双金属烯，外层为Ni金属烯的双层金属烯纳米材料。不过该产物内层Pd双金属烯Mo原子含量会达到12％，且形状更加弯曲。
对比例3
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在140℃油浴中，加热2小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml N-N-二甲基甲苯溶液中，加入0.17g十六烷基三甲基溴化铵和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于100℃烘箱内加热7h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，最终得到的产品中Ni含量减少，原因是Ni源没完全被还原。
对比例4
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在140℃油浴中，加热2小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml N-N-二甲基甲苯溶液中，加入0.17g十六烷基三甲基溴化铵和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于170℃烘箱内加热1h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，最终得到的产品中Ni含量减少，原因是Ni源没完全被还原。
对比例5
一种PdNi双层金属烯纳米材料，其制备方法为：
(1)称取0.1g双乙酰丙酮钯、0.03g六羰基钼、0.3g抗坏血酸，加入含有50ml油胺的玻璃瓶中，超声分散1小时，直至无颗粒沉积；在140℃油浴中，加热2小时；
(2)反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇/环己烷混合液洗涤3次；
(3)将所得的固体溶于100ml N-N-二甲基甲苯溶液中，加入0.17g聚乙烯吡咯烷酮和0.12g乙酰丙酮镍，超声分散20分钟；
(4)将所得的溶液转入水热反应釜中，置于170℃烘箱内加热7h进行水热反应；反应结束后，1000rpm离心5分钟，收集沉淀，该沉淀用乙醇洗涤3次；
(5)将所得的沉淀在真空干燥箱中80℃下干燥过夜，最终得到的产品除了PdNi双层金属烯，还存在PdNi合金。
Claims (7)
1.一种Pd基双层金属烯纳米材料，其特征在于，以Pd金属烯为内核，以第二元素金属烯为外壳，形成包覆结构；所述第二元素金属烯中的第二元素金属为Ni。
2.根据权利要求1所述的Pd基双层金属烯纳米材料，其特征在于，所述包覆结构的厚度为2.9~3.9 nm。
3.一种权利要求1所述的Pd基双层金属烯纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备Pd金属烯；制备Pd金属烯的方法为：将钯源、六羰基钼和抗坏血酸分散在油胺溶液中，在油浴中加热，经固液分离后，制得所述Pd金属烯；
（2）将Pd金属烯、第二元素源、表面活性剂以及还原剂混合，进行水热反应，制得所述Pd基双层金属烯纳米材料；
所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或双十烷基三甲基溴化铵。
4.根据权利要求3所述的Pd基双层金属烯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述油浴的温度为130~140℃，加热的时间为2~3h。
5.根据权利要求3所述的Pd基双层金属烯纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述水热反应的温度为160~170℃，时间为6~7 h。
6.根据权利要求3所述的Pd基双层金属烯纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述还原剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。
7.一种权利要求1所述的Pd基双层金属烯纳米材料作为MgH2储氢材料催化剂的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211207785.0A CN115400765B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211207785.0A CN115400765B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115400765A CN115400765A (zh) | 2022-11-29 |
| CN115400765B true CN115400765B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=84168858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211207785.0A Active CN115400765B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115400765B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101503487A (zh) * | 2009-03-04 | 2009-08-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种含ivb族金属烯烃聚合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN109494376A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-19 | 陕西师范大学 | 壳层组分、厚度可调控的Pd@Pt-Ni核@壳纳米材料及其制备方法与应用 |
| CN114990573A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-02 | 济南大学 | 一种自组装二维Ir金属烯电催化剂的制备方法 |
-
2022
- 2022-09-30 CN CN202211207785.0A patent/CN115400765B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101503487A (zh) * | 2009-03-04 | 2009-08-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种含ivb族金属烯烃聚合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN109494376A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-19 | 陕西师范大学 | 壳层组分、厚度可调控的Pd@Pt-Ni核@壳纳米材料及其制备方法与应用 |
| CN114990573A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-02 | 济南大学 | 一种自组装二维Ir金属烯电催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Pd/Ni双金属纳米溶胶的制备及催化制氢性能的研究;赵万国;李文;鲁礼林;李发亮;张海军;张少伟;;稀有金属材料与工程(12);128-134 * |
| 单层分散型Pd/Ni双金属催化剂的制备及其催化加氢性能;王松蕊;朱月香;谢有畅;陈经广;;催化学报(08);12-16 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115400765A (zh) | 2022-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duan et al. | Bimetallic nanoparticles/metal-organic frameworks: Synthesis, applications and challenges | |
| Sharma et al. | Revolution from monometallic to trimetallic nanoparticle composites, various synthesis methods and their applications: A review | |
| CN106914255B (zh) | 一种非合金金属复合物及其制备方法和应用 | |
| US4745094A (en) | Mono- or multi-metal microaggregates, a method for their preparation and their application in the catalysis of the photoreduction of water | |
| Wang et al. | Transition from core-shell to janus segregation pattern in AgPd nanoalloy by Ni doping for the formate oxidation | |
| US8895467B2 (en) | Ag/MnyOx/C catalyst, preparation and application thereof | |
| US7491852B1 (en) | Process for preparing aldehyde or ketone by oxidation of alcohol with a catalyst having a core-porous shell structure | |
| CN103301841B (zh) | 一种石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103028409A (zh) | 一种高分散负载型铜基金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | PtxSn/C electrocatalysts synthesized by improved microemulsion method and their catalytic activity for ethanol oxidation | |
| Chu et al. | Poly (N-vinyl-2-pyrrolidone)-stabilized ruthenium supported on bamboo leaf-derived porous carbon for NH3BH3 hydrolysis | |
| CN114700084B (zh) | 用于有机储氢液体加氢与脱氢的催化剂及其制备方法和有机储氢液体加氢与脱氢的方法 | |
| CN113707897A (zh) | 一种燃料电池用抗反极催化剂及其制备方法 | |
| Othman et al. | Research and innovation in the electrocatalyst development toward glycerol oxidation reaction | |
| CN115400765B (zh) | 一种Pd基双层金属烯纳米材料、其制备方法及应用 | |
| CN112246273B (zh) | 一种用于二氧化碳转化制备低碳醇的催化剂、制备方法及应用 | |
| de Yuso et al. | Optimization of the synthesis of Pd-Au nanoalloys confined in mesoporous carbonaceous materials | |
| JP4937584B2 (ja) | メタノール改質用の金属間化合物Ｎｉ３Ａｌ触媒とこれを用いたメタノール改質方法 | |
| Li et al. | PtMx/SBA-15 (M= Co, Cu, Ni and Zn) bimetallic catalysts for crotonaldehyde selective hydrogenation | |
| Lestari et al. | Green-synthesized MIL-100 (Fe) modified with palladium as a selective catalyst in the hydrogenation of citronellal to citronellol | |
| CN114700096A (zh) | 一种Mo@Mo2C纳米复合材料的合成方法 | |
| JP4056775B2 (ja) | 複合金属粒子の改質方法 | |
| CN106512993A (zh) | 钯‑钌双金属纳米催化剂制备及加氢应用 | |
| CN111659384A (zh) | 一种含钚或其化合物的铂基催化剂 | |
| CN111659387A (zh) | 一种含钍或其化合物的铂基催化剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |