氫被認(rèn)為是最有前途的替代能源之一，但其易燃易爆的特性使得儲(chǔ)存和運(yùn)輸都存在極大的難度，因此找到能降低這一難度的有機(jī)物質(zhì)是非常重要的，目前最有可能的材料就是甲酸，甲酸不僅含氫量高，而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定無毒。
甲酸的分解有兩種方式，脫氫和脫水。相比之下，脫氫方式要更好一些，因?yàn)槊撍畷?huì)釋放一氧化碳，而一氧化碳對(duì)燃料電池催化劑是有毒的。脫氫產(chǎn)生的是氫氣和二氧化碳的混合氣體產(chǎn)品。目前，甲酸脫氫采用的是以銀、金、鈀、鉑、釕等貴金屬為基礎(chǔ)的催化劑，成本很高。
俄羅斯科學(xué)院的研究人員提出了用納米級(jí)鈷顆粒改性的多層碳納米管（MWNT）作為甲酸脫氫的催化劑。與其他碳載體相比，MWNTs有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先，它們沒有酸堿中心，可能會(huì)影響活性成分的形成和反應(yīng)路徑。此外，MWNTs具有較大的表面積，并形成了多孔結(jié)構(gòu)。管子的表面缺陷也可以為金屬顆粒的形成提供額外的場(chǎng)所。碳納米管的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以通過接枝不同的雜原子和官能團(tuán)來改變其表面和結(jié)構(gòu)。主要是含氧、含氮、含硫的基團(tuán)。它還促進(jìn)了金屬顆粒在納米管結(jié)構(gòu)中的有利固定。
研究人員發(fā)現(xiàn)：平均直徑為9納米的氧化碳納米管上的催化活性最好。鈷含量從3wt%增加到15wt%也使催化活性增加，這與MWNTs外表面形成約80%的Co顆粒有關(guān)，平均直徑為20nm。因此，優(yōu)選的是，15％的鈷納米顆粒并將其直接放置在管的外表面。
研究人員希望通過改變MWNTs的不同參數(shù)，獲得高活性和選擇性的甲酸脫氫催化劑，最重要的是不含昂貴的貴金屬成分。
論文標(biāo)題為《Co/multi-walled carbon nanotubes as highly efficient catalytic nanoreactor for hydrogen production from formic acid》，發(fā)表在《International Journal of Hydrogen Energy》上。
來源：科技報(bào)告與資訊
