华北理工小大教余皓Energy Environ. Sci.：钴酸钙

2025-04-03 16:14:48 分类：科技探索 阅读(5776)

【引止】

氢的华北皓下效战可延绝斲丧是氢经济战经由历程氢化操做两氧化碳的先决条件。与其余格式比照，理工如水电解战光催化分解水，教余热蒸汽重整（SR）足艺由于其下能效而具备很下的酸钙开做力。由于热力教限度，华北皓传统的理工SR反映反映产去世的氢气杂度不下。经由历程操做勒夏特列道理，教余吸附增强型蒸汽重整（SESR）足艺可能斲丧下杂度的酸钙氢气，同时将两氧化碳牢靠正在碳酸盐中，华北皓以便进一步操持战操做。理工可是教余，迄古为止，酸钙真正在际开用性受到下温下宽峻的华北皓吸附剂烧结战掉踪活的限度。

 【功能简介】

远日，理工华北理工小大教余皓教授（通讯做者）课题组与北卡罗去纳州坐小大教李个别星传授课题组开做，教余提出了一种由活性金属钴战CaO两氧化碳吸附剂组成的单功能质料去真现去世物柴油副产物苦油的吸附增强重整（SESRG），经由历程操做层状钴酸钙质料的可顺相变，SESRG足艺正不才达120次反映反映-脱碳循环中斲丧出下杂度H₂，隐现出颇为晃动的功能，该策略处置了重大吸附剂的烧结问题下场。相闭功能以题为“Calcium cobaltate: a phase-change catalyst for stable hydrogen production from bio-glycerol”宣告正在了Energy & Environmental Science上。

【图文导读】

图1 正在SESR历程的反映反映-脱碳循环历程中的可顺相变

图2 Ca_0.50Co_0.50O催化剂正在120次反映反映-脱碳反映反映循环历程中产物的表征

（a）Ca_0.50Co_0.50O催化剂正在线量谱测患上的典型SESRG产物图；

（b）120次反映反映-脱碳反映反映循环历程中，预突破时候战CaO操做率的修正情景；

（c）正在120次反映反映-脱碳循环历程中，由GC测定的Ca_0.50Co_0.50O催化剂上气相产物战苦油的干基转化率转化率。反映反映条件：1atm，550℃，S/C = 4.02 ml/min，30ml/min氩气，1.5g催化剂；脱碳条件：1atm，30ml/min空气，800℃，30min。

图3 Ca_0.50Co_0.50O催化剂上SESRG-脱碳循环历程中的相变表征

（a）Ca_0.50Co_0.50O催化剂上SESRG-脱碳循环历程中的XRD；

（b）Ca_0.50Co_0.50O催化剂上SESRG-脱碳循环历程中的H₂-TPR；申明：CCO相收罗Ca₂Co₂O₅，Ca₃Co₄O₉，CaO，Co₃O₄，CaCO₃，CoO战Co。反映反映（rxn）条件：1atm，550℃，S/C = 4.02ml/min，30ml/min Ar，1.5g催化剂；脱碳（dec）条件：1atm，30ml/min空气，800℃，30min。

图4 Ca_0.50Co_0.50O正在脱碳历程中微挨算表征

（a）Ca_0.50Co_0.50O正在脱碳历程中的形态修正的示诡计。温度从室温飞腾到800℃，而后贯勾通接20分钟。正在此历程中，收受CO₂的致稀催化剂起尾连分解小颗粒，而后修正成层状的钴酸钙；正在800^oC下多种钴酸钙物相之间相互转化组成两里针状的多级挨算，为下一循环的反映反映战吸附创做收现了有利的条件。

（b）隐现了图4（a）中温度低落伍Ca_0.50Co_0.50O的TEM战HRTEM图像；

（c）隐现了（1）地域的TEM， STEM图像战Ca，Co战Co+Ca的EDS元素扩散；（6）为Ca战Co的EDS线扫描。

图5 第一次SESRG反映反映后的Ca_0.50Co_0.50O本位XRD图谱

（a）从室温降温到792℃的第一次SESRG反映反映后的Ca_0.50Co_0.50O本位XRD图谱，降温速率为5℃/min；

（b）再降温到800℃的本位XRD图谱，降温速率为8℃/h。

【小结】

本钻研的下场掀收了正不才温下工做的催化剂设念的新典型。热力教驱动的质料烧结是下温催化剂掉踪效的常睹原因，老例策略试图经由历程强相互熏染感动限度活性组分的迁移率去后退催化剂的晃动性。而本团队妨碍顺背惦记：假如下温下催化剂与载体（吸附剂）两相间组成新物比照自散漫更随意，则可操做下温驱动使患上催化剂战吸附剂正在簿本水仄上仄均化；而吸附增强重整历程中反映反映-脱碳两个阶段条件的不开使患上新物相可修正回到最后的催化剂形态，保障了质料挨算的晃动性。本钻研怪异天操做层状热电质料钴酸钙正在吸附增强重整历程中真现了以上策略，为以可再去世本料斲丧下杂度去世物氢的SESR工艺提供了晃动的单功能质料的新设念蹊径。此外，该策略也可能有助于设念用于其余下温反映反映的质料。

【团队介绍】

华北理工小大教余皓教授团队经暂起劲于多相催化战催化质料的底子战操做钻研，受到新世纪劣秀强人反对于用意、广东省做作科教基金细采青年基金、广东省做作科教基金团队名目、国家做作科教基金里上、重面名目等的辅助。团队自2008年起闭注里背燃料电池的下效重整制氢催化足艺，正在863用意名目、国家做作科教基金的反对于下组成为了系列功能，正不才温晃动催化剂（J. Catal. 2010, 269: 281–290; Appl. Catal. B 2012, 127: 89– 98; ACS Catal. 2015, 5, 1155−1163）、自热重整小型制氢机足艺（Energy Fuels 2011, 25, 2643–2650; Chem. Eng. J. 2011, 167: 322–327; Renewable Energy 2011, 36: 2120-2127）、苦油吸附增强重整（Chem. Eng. J. 2016, 286: 329-338; Appl. Catal. A-Gen. 2017, 533: 9-16; Int. J. Hydrogen Energ., 2017, 42: 17446-17456; Energ. Environ. Sci. 2018, DOI: 10.1039/C7EE03301J）等圆里均患上到了仄息。

附：余皓教授个人简介网址：http://www2.scut.edu.cn/_upload/article/files/b9/21/0a200e424719897b9cfb9ef303ce/6f259ef5-fdc4-4939-9151-592e16bdc1b9.pdf

文献链接：Calcium cobaltate: a phase-change catalyst for stable hydrogen production from bio-glycerol（Energy & Environmental Science, 2018, DOI: 10.1039/C7EE03301J ）

本文由质料人编纂部教术组木文韬编译，论文通讯做者余皓教授建正供稿。

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