本文關(guān)鍵詞：肼硼烷產(chǎn)氫用納米催化劑的設(shè)計(jì)、合成與性能研究

  更多相關(guān)文章： 肼硼烷 產(chǎn)氫 稀土氧化物 還原氧化石墨烯 金屬有機(jī)框架

【摘要】：氫作為一種重要的清潔能源引起了越來越多的關(guān)注。最近,肼硼烷(N2H4BH3)因其具有高儲(chǔ)氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)(15.4 wt%)、易于制備和良好的穩(wěn)定性等特點(diǎn),被視為一種理想的化學(xué)儲(chǔ)氫材料。合適的催化劑是促使肼硼烷產(chǎn)氫的關(guān)鍵,通過水解硼烷基(BH3)和選擇性裂解肼基(N2H4)產(chǎn)生氫氣和氮?dú)狻＠碚撋?N2H4BH3-3H2O體系的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量可達(dá)10.0 wt%。然而,肼基的裂解過程不僅速度緩慢,且常伴隨著副產(chǎn)物NH3的產(chǎn)生。因此,肼硼烷完全產(chǎn)氫的關(guān)鍵在于發(fā)展高效、100%氫氣選擇性和高穩(wěn)定性的催化劑。在本學(xué)位論文中,我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列納米催化劑用于肼硼烷的完全產(chǎn)氫。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用共還原方法快速的合成了一系列由稀土氧化物(ReOx)摻雜的納米復(fù)合催化劑Ni_(0.9)Pt_(0.1)-ReOx。研究結(jié)果表明,無定型CeO_2的摻入能使NiPt合金從多晶態(tài)轉(zhuǎn)為非晶態(tài)。非晶Ni_(0.9)Pt_(0.1)-CeO_2催化劑應(yīng)用于肼硼烷的產(chǎn)氫反應(yīng),在323 K下其氫氣選擇性達(dá)到93%,氫氣轉(zhuǎn)化頻率(TOF)為234.0 h-1;而相同條件下,多晶態(tài)的Ni_(0.9)Pt_(0.1)合金納米粒子的TOF僅為77.5 h-1。(2)為了進(jìn)一步提高催化選擇性,合成了以還原氧化石墨烯(rGO)為載體的Ni_(0.9)Pt_(0.1)/rGO納米復(fù)合材料。表征結(jié)果表明尺寸約2.3納米的超細(xì)NiPt合金納米顆粒均勻的分散在rGO納米片上。與無載體支撐的Ni_(0.9)Pt_(0.1)納米顆粒相比,Ni_(0.9)Pt_(0.1)/rGO在肼硼烷產(chǎn)氫反應(yīng)中表現(xiàn)出了更優(yōu)異的催化性能,其TOF值高達(dá)240.0 h-1,氫氣選擇性達(dá)到100%。首次發(fā)現(xiàn)過量的NaOH能夠極大提升催化劑在反應(yīng)中的循環(huán)使用穩(wěn)定性。(3)通過一種由表面活性劑輔助的共還原方法成功的合成了納米復(fù)合材料Rh_(0.8)Ni_(0.2)@CeO_x/rGO。研究結(jié)果表明,CeOx的摻雜可以有效的降低RhNi合金的結(jié)晶度,rGO納米片則可作為納米顆粒的分散劑和載體。此外,電子從CeOx摻雜劑和rGO納米片傳遞給Rh和Ni,Rh Ni、CeOx和rGO之間的電子傳遞作用可以提高Rh_(0.8)Ni_(0.2)@CeO_x/rGO催化活性。所制備的Rh_(0.8)Ni_(0.2)@CeO_x/rGO催化劑在肼硼烷產(chǎn)氫反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的催化活性(TOF:666.7 h-1)和100%氫氣選擇性。(4)為了進(jìn)一步提高催化劑的活性和穩(wěn)定性,采用一種由還原劑用量控制的還原策略,將NiPt雙金屬納米顆粒固定在金屬有機(jī)框架材料MIL-101上并調(diào)控其尺寸及空間排布。研究表明,當(dāng)使用過量的還原劑時(shí),超細(xì)的Ni-Pt合金納米顆粒被均勻的封裝在MIL-101的孔道內(nèi)。所制備的Ni_(0.9)Pt_(0.1)/MIL-101催化劑僅含10 mol%的貴金屬Pt,對(duì)肼硼烷完全產(chǎn)氫呈現(xiàn)出目前為止的最高催化活性(1515.0h-1)和非常好的循環(huán)使用性能。
【關(guān)鍵詞】：肼硼烷 產(chǎn)氫 稀土氧化物 還原氧化石墨烯 金屬有機(jī)框架
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ116.2;O643.36
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 硼基和氮基化學(xué)儲(chǔ)氫材料簡(jiǎn)介11-14
• 1.2.1 硼氫化鈉11-12
• 1.2.2 氨硼烷12-13
• 1.2.3 水合肼13-14
• 1.3 肼硼烷14-17
• 1.3.1 肼硼烷的合成及表征15-16
• 1.3.2 肼硼烷產(chǎn)氫及其產(chǎn)氫催化劑研制進(jìn)展16-17
• 1.4 稀土氧化物、石墨烯、MOFs等材料在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用17-22
• 1.4.1 稀土氧化物18-19
• 1.4.2 石墨烯19-21
• 1.4.3 金屬有機(jī)框架（MOFs）21-22
• 1.5 本課題的研究目的、意義和主要內(nèi)容22-24
• 第二章 快速合成NiPt-CeO_2納米復(fù)合材料用于高效催化肼硼烷產(chǎn)氫24-34
• 2.1 前言24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑25
• 2.2.2 肼硼烷產(chǎn)氫反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置25-26
• 2.2.3 肼硼烷的合成與純度26
• 2.2.4 Ni_(1-x)Pt_x-CeO_2催化劑的快速合成26-27
• 2.2.5 催化劑的分析與表征27
• 2.3 結(jié)果與討論27-33
• 2.3.1 催化劑的表征27-30
• 2.3.2. NiPt-CeO_2催化劑催化肼硼烷產(chǎn)氫活性30-31
• 2.3.3 稀土氧化物摻雜對(duì)催化劑活性的影響31-33
• 2.3.4 Ni_(0.9)Pt_(0.1)-CeO_2催化劑的循環(huán)使用穩(wěn)定性能33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 rGO擔(dān)載超細(xì)NiPt合金納米顆粒用于高效催化肼硼烷完全產(chǎn)氫34-45
• 3.1 前言34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑35
• 3.2.2 氧化石墨烯的合成35-36
• 3.2.3 Ni_(1-x)Pt_x/rGO催化劑的合成36
• 3.2.4 催化劑的分析與表征36
• 3.3 結(jié)果與討論36-43
• 3.3.1 催化劑的表征36-39
• 3.3.2 NiPt/rGO催化劑催化肼硼烷產(chǎn)氫活性39-41
• 3.3.3 堿在肼硼烷產(chǎn)氫反應(yīng)過程中的作用41-42
• 3.3.4 Ni_(0.9)Pt_(0.1)/rGO催化劑的循環(huán)使用穩(wěn)定性能42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 rGO擔(dān)載RhNi@CeOx復(fù)合納米顆粒用于高效催化肼硼烷完全產(chǎn)氫45-60
• 4.1 前言45-46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分46-47
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑46
• 4.2.2 催化劑的合成46
• 4.2.3 催化劑的分析與表征46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-59
• 4.3.1 催化劑的合成與表征47-54
• 4.3.2 不同RhNi基催化劑活性對(duì)比54-56
• 4.3.3 Rh_(0.8)Ni_(0.2)@CeO_x/rGO催化動(dòng)力學(xué)性能56-58
• 4.3.4 Rh_(0.8)Ni_(0.2)@CeO_x/rGO催化劑的循環(huán)使用穩(wěn)定性能58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 MOF封裝NiPt納米顆粒高效催化肼硼烷完全產(chǎn)氫60-72
• 5.1 前言60-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑61
• 5.2.2 MIL-101的合成61
• 5.2.3 NiPt/MIL-101催化劑的合成61-62
• 5.2.4 催化劑的分析與表征62
• 5.3 結(jié)果與討論62-71
• 5.3.1 催化劑的合成與表征62-67
• 5.3.2 MIL-101調(diào)控NiPt納米顆粒催化活性67-69
• 5.3.3 Ni_(0.9)Pt_(0.1)/MIL-101催化動(dòng)力學(xué)性能69-70
• 5.3.4 Ni_(0.9)Pt_(0.1)/MIL-101催化劑的循環(huán)使用穩(wěn)定性能70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-87
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷87-88
• 在讀期間公開發(fā)表論文及科研情況88-90
• 致謝90

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王扶乾;;中晸工廠制取硼烷[J];無機(jī)鹽工業(yè);1960年06期

2 林克\，

本文編號(hào)：718907