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磁悬浮天平在储氢方面的应用
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磁悬浮天平在催化加氢方面的应用 本人声明：本人发表的所有内容归Rubolab GmbH所有，凡是复制本内容，属于侵权行为。 磁悬浮天平可以在人为控制的环境中（压力、温度、危险性气体等），对样品所受的外力或质量的变化，得到最精确的检测结果。该检测手段可以使我们快速而准确的得到质量传输（包括吸附、扩散、表面张力、密度）。从而研究化学反应（侵蚀、分解、高温分解等），并发展出生产技术（聚合、喷涂、烘干等）。 本次以瑞士苏黎世大学化学系的Andreas Borgschulte课题组在2018年发表的文献为基本参考，详细内容请联系小编进行发送。 1、前言 催化加氢是化工行业中最重要的一个过程。负载的金属钯用于精细化工合成领域中乙炔和二烯等有机化合物的大规模加氢反应过程。钯具有独特的结合能力，这可以解释其在加氢反应中的催化活性。它不仅化学稳定性好，没有明显的氢解离障碍，对氢有合适的化学吸附焓。 除了它独特的表面性能，钯还能吸附大量的氢气，吸附氢气的量取决于温度和压力。其在环境条件下可逆吸收大量氢的特性是否与催化作用有关，长期以来一直一个争论:一般而言，钯的表面性能与铂相似，而铂基本不吸附氢气。催化活性的不同或许是导致吸氢差异的原因。然而，催化反应与催化剂的表面结构相关，这是Pd和Pt之间的不同，导致两者之间的对比出现不确定性。早期的文献报道，即使当外部的氢气阀门关闭的时，实验过程中钯上面吸附氢气依然可作为反应中的氢源继续进行。这个效应是容易理解的，吸收的氢原子一定包含了氢气、钯界面的氢气和游离态氢之间的动力学交换：H2→2H*→2H(bulk). *号表示吸附态的氢。 重要的一点是，是否氢之间的动力学交换会影响到反应中的催化活性。最近的研究表明，催化剂内的氢在H/D交换和选择性炔烃加氢反应中起着重要的作用。然而，这些实验基本是在低压(p < 30 mbar)和/或低温(T < 150k)下进行。为回答这个问题，作者搭建了一套系统，它能够改变和测量体系中的氢含量，同时测量选择性反应在催化相关条件下的转化率:CO2＋H2→CO2+ 2H*→CO+H2O。 值得注意的是，文章所描述的实验目的并不是为了开发一种特别好的CO2还原催化剂，而是为了显示体系中氢浓度和催化剂表面吸附量之间的直接关系，体系中氢含量的测定通常由气体分析仪根据体积的变化进行。这在催化过程中测定氢的浓度基本是不可能的，因为气体分析装置会影响到气体的体积。替代的方法是间接测量，例如X射线衍射光谱和X射线吸收光谱。在这篇文章中，作者搭建了一套重量法氢气分析系统，通过磁悬浮天平来改变体系中的温度、压力和气体成分。 2、实验仪器 磁悬浮天平、红外光谱分析仪 3、实验数据 链接：https://pan.baidu.com/s/1UTi8me5tgn2oI7xgkIE6LA 提取码：lewg 4、实验结论 反应系统的压力—成分等温线通过磁悬浮天平重量法进行测试，混合气为H2和CO2。CO2气体的增加对吸氢平台没有影响。在形成氢化物后，依赖于CO2压力的加氢反应表现出较小的斜率，结果表明，氢钯电子相互作用导致氢在催化剂表面吸附形成的覆盖面积减小，氢钯电子相互作用导致的氢钯比最大为0.7。 |
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