项目名称: “黑”TiO2基水气变换催化剂的制备及其热电流传输行为的改性研究

项目编号: No.21503092

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 李雷

作者单位: 嘉兴学院

项目金额: 21万元

中文摘要: 水煤气变换(WGS)反应能在消除大量CO的同时制取燃料H2,是一种制取纯净H2的重要反应。通过剖析现有WGS催化剂存在活性不高或稳定性差的缺点,本项目提出研制一种廉价、高活性和高稳定性Cu-TiO2催化剂的研究思路。一方面,借助TiO2家族新成员——“黑”TiO2表面富含氧空位、Ti3+和缺陷位,以及高温和空气持久稳定性等特性,制备高活性和高稳定性的纳米网状“黑”TiO2负载Cu活性组分催化剂;阐明“黑”TiO2的载体效应,以及载体表面结构决定催化性能的构效关系,拓展“黑”TiO2在WGS催化反应中的应用。另一方面,利用金属氧化物(MOx,M = Ce, Fe, Co)的易变价性质来改性催化性能,发挥其电子传输“桥梁”和抑制电子-空穴复合的作用,实现“热电流”高效率传输;揭示MOx对催化剂性能和电子传输行为的改性机制,以及电子传输行为与催化性能的内在规律。

中文关键词: 黑二氧化钛;纳米催化;水气变换;氧空位;热电流

英文摘要: The water-gas shift (WGS, CO + H2O = CO2 + H2) reaction has become an important reaction to get pure hydrogen, because the reaction provides not only hydrogen generation but also CO cleanup. Through analyzing the shortcomings (e.g., low activity or stability) of the reported catalysts, the present project has put forward the research apporach to prepare a kind of cheap Cu-TiO2 catalysts with high activity and stability. On the one hand, the nano-network “black” TiO2 supported Cu catalysts with high activity and stability will be prepared by taking advantage of “black” TiO2 which is a new family of TiO2, because it presents many surface oxygen vacancies, Ti3+ ions, defect sites, as well as, high temperature and air stabilities. The support effect of “black” TiO2 will be elucidated, and the structure-activity relationship between the support surface properties and the catalytic performance will be stated. The application of “black” TiO2 will be explored for WGS catalytic reaction. On the other hand, the catalytic performance will be further modified by virtue of metal oxides (MOx,M = Ce, Fe, Co) as promoters, which usually present the easy alternation property of valence. Thereinto, the MOx plays a role of electron transfer “bridge” and the inhibitor of electron-hole recombination, and thus the high effective transfer of “hot electron flow” will be achieved. The modification mechanism of MOx on the catalysts’ catalytic performances and electron transfer process will be revealed, and the inherent relationship between electron transfer process and catalytic activity will be clarified.

英文关键词: “black”TiO2;nano-catalysis;water-gas shift;oxygen vacancy;hot electron flow

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