氧化钒负载镍催化剂上氨分解制氢
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研究了钒氧化物作为载体的性能，开发了一种用于氨分解制氢的新型镍催化剂。催化活性顺序为Ni/V2O3>Ni/VO2>Ni/V2O5，这与钒氧化物的氧化状态有关。所有废催化剂中VOx载体均为V2O3，表明V2O3是氨分解过程中VOx载体的稳定相。3wt%Ni/V2O3在530℃下氨转化率为38.3%（SV=3000L kg-1h-1）。在3wt%Ni/V2O3上，500℃时的TOF为33.6 s-1，这是一个优异的活性中心。Ni/VOx可以有效地用作氨分解制氢的催化剂。
催化剂制备
将氧化钒分散在 Ni(NO3)2·6H2O 水溶液中。在约 100°C 下搅拌蒸发溶液，直至混合物变成糊状。将所得样品在 60°C 下干燥过夜，并在 350°C 下用氦气处理 5 小时。Ni 负载量设定为载体的 1~5wt%。
催化剂表征
图1. VOx和1 wt% Ni/VOx经He处理后的XRD图谱（a）、1~5 wt% Ni/V2O3经He处理后的XRD图谱（b）以及Ni/VOx经氨分解后的XRD图谱（c）。
图1为氨分解反应前后不同氧化状态下的钒氧化物（V2O3、VO2、V2O5）及Ni/VOx催化剂的晶体结构变化。实验结果表明，随着Ni负载量的增加，V2O3（如VO2）某些峰的强度增大，这是以硝酸镍为镍源时硝酸根离子氧化V2O3的结果。氨分解反应后，VO2和V2O5载体均还原为V2O3，说明V2O3为反应中VOx载体的稳定相。
催化剂评估
图 2. 1wt% Ni/V2O3、Ni/VO2 和 Ni/V2O5 中的氨转化率。
图2给出了不同Ni/VOx催化剂在氨分解中的活性。以V2O3为载体的催化剂表现出最高的氨分解转化率，达到19.1%（530℃）。氨转化率随Ni含量的增加而提高（从1wt%到3wt%），但超过3wt%后有所降低。与其他Ni催化剂相比，Ni/VOx催化剂具有更高的催化活性，这表明VOx的氧化状态和晶体结构对催化性能有重要的影响。
图 3. Ni 负载对 350°C 至 530°C 范围内氨转化率的影响。
以Ni/V2O3为重点研究了Ni负载量对氨分解催化的影响。图3给出了Ni负载量与氨转化率的关系，随着Ni负载量从1 wt%增加到3 wt%，氨转化率线性增加，530 ℃时3 wt%Ni/V2O3的最大转化率为38.3%。Ni负载量超过3 wt%使转化率下降。由于V2O3的表面积很小，为2.3 m2g-1，如实验部分所示，因此建议Ni负载量超过3 wt%时应超过能够分散在表面的量。当Ni负载量在3 wt%~5 wt%范围内时，500 ℃和530 ℃时氨转化率的下降趋势与450 ℃及以下时不同。也就是说，在500℃时，氨转化率从4wt％到5wt％的下降幅度变小。在530℃时，氨转化率又从4wt％到5wt％呈现上升趋势。这些结果表明5wt％的温度依赖性与1～4wt％的温度依赖性不同。5wt％Ni/V2O3与1～4wt％Ni/V2O3相比具有不同的活性位点。
综上所述
结尾
Omata K, Nambu T, H. 对氧化 Ni 的影响 [J]. 金属学报, 2024, 68: 449-452。