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磁懸浮天平在儲氫方面的應用

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磁懸浮天平在儲氫方面的應用

  • 分類:儲氫
  • 作者:黨金貴
  • 來源:期刊
  • 發布時間:2022-03-22 15:28
  • 訪問量:

【概要描述】

磁懸浮天平在儲氫方面的應用

【概要描述】

  • 分類:儲氫
  • 作者:黨金貴
  • 來源:期刊
  • 發布時間:2022-03-22 15:28
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磁懸浮天平可以在人為控制的環境中(壓力、溫度、危險性氣體等),對樣品所受的外力或質量的變化,得到最精確的檢測結果。該檢測手段可以使我們快速而準確的得到質量傳輸(包括吸附、擴散、表面張力、密度)。從而研究化學反應(侵蝕、分解、高溫分解等),并發展出生產技術(聚合、噴涂、烘干等)。
本次以瑞士蘇黎世大學化學系的Andreas Borgschulte課題組在2018年發表的文獻為基本參考,詳細內容請聯系小編進行發送。
1、前言
催化加氫是化工行業中最重要的一個過程。負載的金屬鈀用于精細化工合成領域中乙炔和二烯等有機化合物的大規模加氫反應過程。鈀具有獨特的結合能力,這可以解釋其在加氫反應中的催化活性。它不僅化學穩定性好,沒有明顯的氫解離障礙,對氫有合適的化學吸附焓。
除了它獨特的表面性能,鈀還能吸附大量的氫氣,吸附氫氣的量取決于溫度和壓力。其在環境條件下可逆吸收大量氫的特性是否與催化作用有關,長期以來一直一個爭論:一般而言,鈀的表面性能與鉑相似,而鉑基本不吸附氫氣。催化活性的不同或許是導致吸氫差異的原因。然而,催化反應與催化劑的表面結構相關,這是Pd和Pt之間的不同,導致兩者之間的對比出現不確定性。早期的文獻報道,即使當外部的氫氣閥門關閉的時,實驗過程中鈀上面吸附氫氣依然可作為反應中的氫源繼續進行。這個效應是容易理解的,吸收的氫原子一定包含了氫氣、鈀界面的氫氣和游離態氫之間的動力學交換:H2→2H*→2H(bulk). *號表示吸附態的氫。
重要的一點是,是否氫之間的動力學交換會影響到反應中的催化活性。最近的研究表明,催化劑內的氫在H/D交換和選擇性炔烴加氫反應中起著重要的作用。然而,這些實驗基本是在低壓(p < 30 mbar)和/或低溫(T < 150k)下進行。為回答這個問題,作者搭建了一套系統,它能夠改變和測量體系中的氫含量,同時測量選擇性反應在催化相關條件下的轉化率:CO2+H2→CO2+ 2H*→CO+H2O。
值得注意的是,文章所描述的實驗目的并不是為了開發一種特別好的CO2還原催化劑,而是為了顯示體系中氫濃度和催化劑表面吸附量之間的直接關系,體系中氫含量的測定通常由氣體分析儀根據體積的變化進行。這在催化過程中測定氫的濃度基本是不可能的,因為氣體分析裝置會影響到氣體的體積。替代的方法是間接測量,例如X射線衍射光譜和X射線吸收光譜。在這篇文章中,作者搭建了一套重量法氫氣分析系統,通過磁懸浮天平來改變體系中的溫度、壓力和氣體成分。
2、實驗儀器
磁懸浮天平、紅外光譜分析儀
3、實驗數據
鏈接:https://pan.baidu.com/s/1UTi8me5tgn2oI7xgkIE6LA
提取碼:lewg
4、實驗結論
反應系統的壓力—成分等溫線通過磁懸浮天平重量法進行測試,混合氣為H2和CO2。CO2氣體的增加對吸氫平臺沒有影響。在形成氫化物后,依賴于CO2壓力的加氫反應表現出較小的斜率,結果表明,氫鈀電子相互作用導致氫在催化劑表面吸附形成的覆蓋面積減小,氫鈀電子相互作用導致的氫鈀比最大為0.7。

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