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新能源的探索与大规模应用是实现可持续发展不可或缺的一部分。氢能来源广,热值高,无污染,是一种较好的二次能源。然而氢气易燃、易爆的缺点,导致储存和运输都有局限性。相比而言,甲酸在室温下以液态形式存在、可以安全的存储和运输,是一种可以广泛应用的储氢材料。甲酸分解产生氢气的过程通常需要催化剂的催化作用。其中均相催化剂不便回收使用,非均相催化剂应用较为广泛。但是多数非均相催化剂被报导出产氢效率偏低,有副产物CO产出,反应需要高温条件等问题。近年来,一些学者发现以掺杂氮元素的碳基材料作为载体不仅可以提高催化产氢的活性还能够抑制副产物CO的生成提高催化剂的选择性。但是,在杂氮碳材料中,因氮元素配位环境的差异存在多种结构性质有差异的氮物种,了解特定氮物种对于甲酸产氢活性的贡献对制备高性能甲酸产氢材料具有重要的指导意义,但与此相关的系统研究还较少。因此,本研究旨在通过可控的合成方法,制备出具有不同氮物种的杂氮碳材料,再进一步负载Pd制备出催化甲酸产氢的催化剂。通过X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附、元素分析、透射型电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对催化剂的结构性质进行分析。结合表征结果及活性测试结果研究氮物种对于甲酸产氢的影响。具体的研究内容及结果如下:1.采用离子热共聚法按不同的焙烧温度(350、450、550、650℃)制备共价三嗪聚合多孔材料(CTF),并以它们为载体采用沉淀沉积法负载Pd,合成了四种Pd/CTF,将活性炭负载Pd(Pd/AC)作为对比。活性结果显示,随着CTF的焙烧温度升高,Pd/CTF催化活性先增加后减少,Pd/CTF-450活性最高,Pd/CTF-350活性最差,Pd/CTF的催化活性普遍高于Pd/AC(Pd/CTF-350除外)。XPS结果表明,随着CTF碳化温度的升高,Pd/CTF中吡啶氮和Pd(Ⅱ)的含量先增加后减少,与Pd/CTF催化活性规律相同。TEM结果显示Pd/AC和Pd/CTF-350的粒径远大于其它Pd/CTF。分析发现,载体材料中吡啶氮对提升催化剂的活性意义重大。其主要表现在:第一,吡啶氮促进甲酸的脱质子化加快反应速率;第二,吡啶氮含量越高所固定的Pd(Ⅱ)的含量就越大,而Pd(Ⅱ)可以促进HCOO-中C-H键断裂加快反应速率;第三,吡啶氮可以有效促进Pd颗粒的分散形成小颗粒的Pd,增加活性位点的数量,加快反应速率。2.为了制备活性更高的催化剂,选取氮含量更高的乙二胺作为氮源,以四氯化碳为碳源按不同的焙烧温度(400、600、700、800℃制备中孔氮化碳(MCN),将它们负载Pd,并以中孔炭MC-600负载Pd作为对比。活性结果显示,600℃焙烧的MCN负载Pd(Pd/MCN-600)具有最高的TOF值(597.8h-1),在常温、没有添加物条件下其催化甲酸产氢活性高于绝大多数文献中已报导的催化剂,而且产物中未检测到副产物CO。元素分析和XPS结果表明,随着MCN焙烧温度的升高,总氮的含量、材料表面的氮含量、吡啶氮的含量和Pd(Ⅱ)含量都呈现出逐渐减少的趋势。其中Pd/MCN的氮含量明显高于Pd/CTF。当焙烧温度大于600℃时,Pd/MCN的活性规律与吡啶氮和Pd(Ⅱ)含量的规律相同,Pd/MC-600的活性低于所有的Pd/MCN,再次验证载体材料的吡啶氮对提升活性的重要性。Pd/MCN-600经五次循环催化产氢后,依旧具有高活性,说明它具有较好的循环使用性。