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鈀金屬可逆地吸附和解吸大量氫的能力，在化學工業中從商品化學制造到精細化學品生產等過程中的加氫反應中廣泛開發了這種能力。在所有這些過程中，控制氫的可用性至關重要。在本研究中，我們已經表征了活性炭和活性炭負載鈀催化劑。然后，我們利用中子散射對氫的高靈敏度，在負載和未負載鈀的活性炭催化劑上觀察表面和體積鈀氫化物，并確定氫的含量。
活性炭負載鈀催化劑
活性炭負載鈀催化劑的TEM比較顯示在圖1。左：原始活性炭，右頂部和中部：在300°C和底部：400°C下進行碳熱處理后，這會導致活性炭的顆粒增長，但之后聚集體大部分缺失孤立的較大平均尺寸增大的鈀微晶留在活性炭表面。右上：在300℃處理后的活性炭負載鈀的調查圖像，其中的橢圓形綠色標記突出顯示在400℃催化劑上不存在的殘余聚集體。顯示貴金屬實體的形狀，尺寸和形態之間的明顯差異。對于活性炭負載鈀，在多孔高表面積活性炭載體上/中存在大部分分離的初級顆粒。對于活性炭催化劑，主要存在線性聚集鏈和支化聚集體，在表面具有一些聚集體。熱處理導致大部分分離的初級顆粒尺寸增大，僅剩下少量聚集體或附聚物。
圖1：活性炭負載鈀催化劑的TEM比較。
活性炭催化劑儲存氫氣
對于活性炭樣品中的每一個，氫氣在飽和壓力(700毫巴)下記錄IINS光譜，然后逐漸使每個活性炭脫氫，首先使其在室溫下脫氣不同時間并且然后在200°C下放置12小時。圖2顯示了標準化光譜活性炭和活性炭負載鈀的差異光譜，(a)記錄的標準化光譜，氫氣從上到下在700毫巴下，抽真空至9毫巴，抽空至3毫巴，在200℃下抽真空放置12小時，在200℃下第二次抽真空后放置12小時的活性炭。(b)減去在200℃下第二次抽空過夜的樣品后的差異光譜，從上到下：氫氣在700毫巴下，抽真空至9毫巴，抽真空至3毫巴，在200℃抽真空放置12小時后的活性炭負載鈀催化劑。
圖2：活性炭負載鈀的IINS光譜。
鈀上氫的狀態與氫含量的關系在圖3總結：在最低氫含量下，只有表面三倍的位置被占據，然后填充下表面位置，將其遷移到本體中產生α-氫化鈀和進一步的氫導致形成β-氫化鈀，其中頂部位置被占據。從上到下：三個點最初被占用，隨后占據了三重和地下站點。這導致α-氫化鈀并最終導致β-氫化鈀，頂部位置被占據。序列是完全可逆的。
圖3：氫氣在活性炭負載鈀催化劑上的演變概述。
已經通過電子顯微鏡和光譜技術的組合研究了由活性炭負載鈀催化劑保留的氫的相對量。與預期相反，氫氣容量不僅僅由金屬顆粒尺寸決定，而是顆粒尺寸與其聚集狀態之間的復雜相互作用，其受到活性炭嚴重影響。這兩個因素的相互作用為微調催化過程中可用的氫氣量提供了新的機會。在許多情況下，需要與活性炭催化劑接觸的液體中溶解氫的最低濃度。表明儲存氫的性質主要在表面或體積上，而且還嚴重依賴于鈀的形態，鈀的形態主要由活性炭載體決定。
文章標簽：椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質活性炭,木質活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.推薦資訊
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