硼化物催化制備NaAlH-,4-及儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、配位氫化物具有高理論儲(chǔ)氫量和可逆儲(chǔ)氫性能等優(yōu)點(diǎn),但合成工藝和儲(chǔ)存條件較為苛刻而限制其在車載燃料電池等方面的應(yīng)用。過渡金屬硼化物,如Ni-B和Co-B等在加氫催化合成以及硼氫化鈉分解方面具有良好的催化性能。本論文采用CoB、NiB等催化劑利用先氬氣活化、后低壓氫氣機(jī)械球磨法,制備配位氫化物儲(chǔ)氫材料NaAlH4。通過XRD、SEM、FTIR、TPD和PCT等材料表征手段和放氫性能測(cè)試方法,系統(tǒng)研究了上述復(fù)合物體系的微結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)氫性能及其催化作

2、用機(jī)制。
　　 對(duì)利用先氬氣后低壓氫氣的機(jī)械球磨(NaH/Al+Ni-B)復(fù)合物合成的硼化鎳摻雜催化合成的NaAlH4復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氫性能的研究表明:工藝參數(shù)如球磨時(shí)間、球料比、球磨氣氛和氫氣壓等對(duì)復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)氫性能影響顯著。先氬氣后氫氣下球磨的復(fù)合物產(chǎn)率和機(jī)械效率優(yōu)于單一氣氛。然后研究了不同放氫溫度對(duì)Ni-B摻雜NaAlH4放氫性能。研究表明:Ni-B摻雜NaH/Al復(fù)合物的放氫速率和容量也隨放氫溫度的提高而增加,且

3、在90℃放氫,并且根據(jù)不同溫度下的放氫速率計(jì)算該復(fù)合物的活化能為70.00 kJ/mol。最后對(duì)其催化機(jī)制分析為:Ni-B和Ni-Al等活性顆粒富集在NaH/Al復(fù)合物的基體表面,作為配位氫化物可逆吸、放氫的催化活性中心和氫原子的擴(kuò)散“通道”,對(duì)體系的吸氫過程起到很好的催化作用,從而明顯提高NaAlH4配位氫化物的合成效率。
　　 對(duì)Co-B摻雜催化制備NaAlH4復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氫性能的研究表明:Co-B摻雜的復(fù)合物相較于摻

4、雜Ni-B的復(fù)合物具有更好的放氫性能,不僅放氫溫度顯著降低,放氫容量也由1.0wt.％增加到1.8wt.％左右,而且放氫動(dòng)力學(xué)性能顯著提高以及反應(yīng)活化能明顯降低。綜合分析認(rèn)為,Co-B的催化作用明顯優(yōu)于Ni-B。
　　 為了進(jìn)一步提高NaAlH4體系的儲(chǔ)氫性能,系統(tǒng)研究了Co-Ni-B三元復(fù)合催化劑對(duì)制備NaAlH4儲(chǔ)氫材料及儲(chǔ)氫性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單一Co-B的摻雜催化作用優(yōu)于單一Ni-B,而Co-Ni-B催化劑則比單一