Ru/g-C3N4催化NaBH4水解产氢性能研究
Performance of Ru/g-C3N4 Catalyst for Hydrogen Generation from Hydrolysis of Sodium Borohydride
摘要: 本文以RuCl
3∙xH
2O与NaH
2PO
2∙H
2O为原料,g-C
3N
4为载体,采用水热还原法制备了Ru/g-C
3N
4催化剂,考察了载体种类、载体前驱体三聚氰胺水热时间、Ru负载量、次亚磷酸钠浓度和水热还原时间对制备的Ru催化剂催化硼氢化钠产氢性能的影响。结果表明,在g-C
3N
4-0、二氧化硅、二氧化锆、氧化铝、硅藻土载体中,g-C
3N
4-0作载体Ru催化剂催化硼氢化钠水解产氢的速率最快。当次亚磷酸钠的浓度为0.099 mol∙L
−1,水热还原温度为180℃,水热还原时间为10 h,钌负载量50%,载体前驱体三聚氰胺不进行水热,制备的Ru/g-C
3N
4-0催化剂催化硼氢化钠产氢性能最好,活化能为35.30 kJ∙mol
−1,TOF为67.70 min
−1。
Abstract: In this study, a Ru/g-C3N4 catalyst was synthesized via a hydrothermal reduction method using RuCl3·xH2O and NaH2PO2·H2O as precursors, with g-C3N4 serving as the support. The influence of various factors on the catalytic performance of Ru/g-C3N4 was systematically investigated, including the type of support, hydrothermal treatment time of the support precursor (melamine), Ru loading amount, sodium hypophosphite concentration, and hydrothermal reduction time. The results demonstrated that among the supports evaluated—such as g-C3N4-0, SiO2, ZrO2, Al2O3, and diatomite, the Ru catalyst supported on g-C3N4-0 exhibited the highest hydrogen generation rate from the hydrolysis of sodium borohydride. When the concentration of sodium hypophosphite was 0.099 mol∙L−1, the hydrothermal reduction temperature was 180˚C, and the hydrothermal reduction time was 10 h, the ruthenium loading capacity was 50%, the hydrothermal time of the carrier precursor melamine was 0 h, the prepared Ru/g-C3N4-0 catalyst had the best catalytic performance for hydrogen production of sodium borohydride. The activation energy is 35.30 kJ∙mol−1 and the TOF is 67.70 min−1.
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