锌掺杂TiO2纳米催化剂在硼氢化钠甲醇解制氢中的协同增效机制研究

《Future Foods》：Response Surface Evaluation of the Stability Enhancement of a Sago Palm Weevil ( Rhynchophorus ferrugineus) Larvae-based Protein Emulsion by Soy Protein Isolate and Guar Gum

本文首次报道通过溶胶-凝胶法合成1 wt% Zn-TiO2纳米催化剂，在NaBH4甲醇解制氢反应中实现38,145 mL·min-1·g-1的产氢速率。Zn掺杂诱导氧空位形成并增大比表面积，协同降低活化能至39.1 kJ·mol-1，为清洁能源系统提供了新型低成本纳米催化剂设计策略。

　　

材料表征

通过X射线衍射（XRD）对合成的纯TiO₂和Zn-TiO₂纳米材料进行表征（图1）。两种材料的XRD衍射图谱相似，表明Zn的掺入未显著改变TiO₂的晶体结构。衍射峰完全对应锐钛矿相TiO₂的特征米勒指数（101）、（103）、（200）、（105）、（116）、（220）和（107）。未观察到归属于锌氧化物或其他杂相的额外衍射峰，证明Zn离子成功融入TiO₂晶格。

结论

本研究证明Zn-TiO₂纳米粒子在NaBH₄甲醇解制氢反应中表现出优于纯TiO₂的催化性能。溶胶-凝胶法合成的Zn-TiO₂催化剂（1 wt% Zn掺杂）在40°C条件下实现高达38,145 mL·min^-1·g^-1的产氢速率，活化能为45.2 kJ·mol^-1，呈现显著的温度依赖性。结构表征表明Zn掺杂创造氧空位并将比表面积提升至...