第1期 魏浩杰等：NBH,水解制氢泡沫镍载钉催化剂 97. 子交换树脂较脆，催化剂容易脱落，不易长时间使 用，泡沫镍具有多孔性，力学性能比离子交换树脂 2结果与讨论 高，王涛等[采用置换镀的方法制备了Rum泡沫镍 2.1镀液浸渍时间对催化剂性能的影响 催化剂，得到的催化剂的最高制氢速率为15.9mL· 将前处理过的几块泡沫镍（质量均为0.2g)分 gmm.本实验着重研究了采用置换镀法制备 别置入一定体积的0.010mobL和0.020mokL 泡沫镍载钉催化剂过程中镀液浓度、镀液H和浸 RCk酸性溶液中浸渍不同时间，制备出催化剂并 渍时间等实验条件对催化剂性能的影响，得出了采 测试其制氢速率.将上述催化剂放入20mL的15% 用置换镀法制备高效泡沫镍载钌催化剂的最适宜条 NBH4、3%NOH(质量分数)的水溶液中，在常温 件，并且催化剂活性也得到大幅度提高 常压下进行实验.图2为在0.010 mokL RuCk镀 1实验 液中浸渍不同时间制备的催化剂的催化制氢速率， 图3为在0.020mokL一RuCk镀液中浸渍不同时 1.1催化剂的制备 间制备的催化剂的催化制氢速率， 取一定量的泡沫镍（格林尼克公司）放入无水 50 --15h 乙醇中超声清洗，除去泡沫镍表面上吸附的杂质，用 --25h -4-35h 去离子水清洗后，再放入0.1mokL的盐酸溶液中 40 --45h 浸渍，除去表面氧化物，清洗干燥后，置入不同浓度、 30 不同H的RCk(北京银都贵金属公司)溶液中 20 浸渍一定时间后，取出洗涤干燥，即得本实验所使用 的催化剂 1.2实验装置及方法 0200400600800100012001400 制氢反应在一种可自动调节制氢速率的装置中 时间s 进行，如图1所示，该装置可自动调节反应液与催 图2在0.010mokL-1的RuCk镀液中浸渍不同时间制备的催 化剂的接触面积，从而控制装置内氢气的生成速率. 化剂的催化制氢速率 反应装置可分为反应区和储料区两部分，两区由导 Fig 2 Ha generation mate of the catalyst prepand in 0.010mob LI 液管相连，将泡沫镍载钉催化剂固定在反应区容器 RuCk soltion w ith various soaking tie 顶端，再将反应料从储料区容器上的进料口加入，加 入储料区容器内的反应料通过导液管进入反应区容 6000- 器后，盖上进料口的盖子，加入的反应料与反应区容 5000L 器内的催化剂接触，产生氢气，生成的氢气由导气管 导出，当反应区容器内的压力大于外界所需氢气的 目400 压力时，反应区容器内反应料通过导液管被压回到 浸渍时间 --15h 储料区容器内，减少反应料与催化剂的接触量，从而 2000 --20h 控制产氢速率和氢气压力，产氢速率通过排水法 -4-25h 1000 测量 0%20040060800100012001400 时间s 图3在0.020mokL的RuCk镀液中浸渍不同时间制备的催 化剂的催化制氢速率 Fig 3 H2 generation rate of the catalyst prepaned n 0.020moL 储料区 RuCk soltion w ith various soaking tie 由图2和图3可以看出，随着浸渍时间的增加， 反 催 催化剂的性能也在不断提升，说明随着浸渍时间的 区 增加，附着在泡沫镍表面上的Ru量就越多，性能也 越好，根据差重法计算得出在0.020 mok L RuCk 图1反应器示意图 Fig 1 Schemnatic diagnm of the weactor 溶液中浸渍15,20和25h后得出的三种催化剂的载第 1期 魏浩杰等： ＮａＢＨ4水解制氢泡沫镍载钌催化剂 子交换树脂较脆‚催化剂容易脱落‚不易长时间使 用．泡沫镍具有多孔性‚力学性能比离子交换树脂 高．王涛等 ［9］采用置换镀的方法制备了 Ｒｕ--泡沫镍 催化剂‚得到的催化剂的最高制氢速率为 15∙9ｍＬ· ｇ －1·ｍｉｎ －1．本实验着重研究了采用置换镀法制备 泡沫镍载钌催化剂过程中镀液浓度、镀液 ｐＨ和浸 渍时间等实验条件对催化剂性能的影响‚得出了采 用置换镀法制备高效泡沫镍载钌催化剂的最适宜条 件‚并且催化剂活性也得到大幅度提高． 1 实验 1∙1 催化剂的制备 取一定量的泡沫镍 （格林尼克公司 ）放入无水 乙醇中超声清洗‚除去泡沫镍表面上吸附的杂质‚用 去离子水清洗后‚再放入 0∙1ｍｏｌ·Ｌ －1的盐酸溶液中 浸渍‚除去表面氧化物‚清洗干燥后‚置入不同浓度、 不同 ｐＨ的 ＲｕＣｌ3 （北京银都贵金属公司 ）溶液中． 浸渍一定时间后‚取出洗涤干燥‚即得本实验所使用 的催化剂． 图 1 反应器示意图 Ｆｉｇ．1 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ 1∙2 实验装置及方法 制氢反应在一种可自动调节制氢速率的装置中 进行‚如图 1所示．该装置可自动调节反应液与催 化剂的接触面积‚从而控制装置内氢气的生成速率． 反应装置可分为反应区和储料区两部分‚两区由导 液管相连‚将泡沫镍载钌催化剂固定在反应区容器 顶端‚再将反应料从储料区容器上的进料口加入‚加 入储料区容器内的反应料通过导液管进入反应区容 器后‚盖上进料口的盖子‚加入的反应料与反应区容 器内的催化剂接触‚产生氢气‚生成的氢气由导气管 导出．当反应区容器内的压力大于外界所需氢气的 压力时‚反应区容器内反应料通过导液管被压回到 储料区容器内‚减少反应料与催化剂的接触量‚从而 控制产氢速率和氢气压力．产氢速率通过排水法 测量． 2 结果与讨论 2∙1 镀液浸渍时间对催化剂性能的影响 将前处理过的几块泡沫镍 （质量均为 0∙2ｇ）分 别置入一定体积的 0∙010ｍｏｌ·Ｌ －1和 0∙020ｍｏｌ·Ｌ －1 ＲｕＣｌ3 酸性溶液中浸渍不同时间‚制备出催化剂并 测试其制氢速率．将上述催化剂放入 20ｍＬ的 15％ ＮａＢＨ4、3％ ＮａＯＨ（质量分数 ）的水溶液中‚在常温 常压下进行实验．图 2为在 0∙010ｍｏｌ·Ｌ －1ＲｕＣｌ3镀 液中浸渍不同时间制备的催化剂的催化制氢速率‚ 图 3为在 0∙020ｍｏｌ·Ｌ －1 ＲｕＣｌ3 镀液中浸渍不同时 间制备的催化剂的催化制氢速率． 图 2 在 0∙010ｍｏｌ·Ｌ－1的 ＲｕＣｌ3镀液中浸渍不同时间制备的催 化剂的催化制氢速率 Ｆｉｇ．2 Ｈ2ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｐｒｅｐａｒｅｄｉｎ0∙010ｍｏｌ·Ｌ－1 ＲｕＣｌ3ｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｓｏａｋｉｎｇｔｉｍｅ 图 3 在 0∙020ｍｏｌ·Ｌ－1的 ＲｕＣｌ3镀液中浸渍不同时间制备的催 化剂的催化制氢速率 Ｆｉｇ．3 Ｈ2ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｐｒｅｐａｒｅｄｉｎ0∙020ｍｏｌ·Ｌ－1 ＲｕＣｌ3ｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｓｏａｋｉｎｇｔｉｍｅ 由图 2和图 3可以看出‚随着浸渍时间的增加‚ 催化剂的性能也在不断提升‚说明随着浸渍时间的 增加‚附着在泡沫镍表面上的 Ｒｕ量就越多‚性能也 越好．根据差重法计算得出在 0∙020ｍｏｌ·Ｌ －1 ＲｕＣｌ3 溶液中浸渍15‚20和25ｈ后得出的三种催化剂的载 ·97·