硼氫化鋰儲(chǔ)氫材料高效催化劑的原位合成及其作用機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間：2021-10-11 22:19
面對(duì)日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境污染問題,新能源的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。氫儲(chǔ)量豐富,質(zhì)量密度高,環(huán)境友好,是一種極具潛力的能量載體。氫能的利用面臨的主要問題是如何高效、安全的儲(chǔ)運(yùn)氫氣。發(fā)展高容量固態(tài)儲(chǔ)氫材料是實(shí)現(xiàn)氫能實(shí)用的關(guān)鍵之一。其中LiBH4因其儲(chǔ)氫容量大而廣受關(guān)注。雖然目前已有多種方法使LiBH4的儲(chǔ)氫性能得到不斷的改善,但LiBH4仍面臨吸放氫溫度較高,吸氫條件苛刻,可逆性差等問題。本文在詳細(xì)綜述了LiBH4研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提高LiBH4的儲(chǔ)氫性能,通過(guò)在LiBH4中原位引入高效催化劑,系統(tǒng)地研究了催化劑對(duì)LiBH4的儲(chǔ)氫性能的影響及其作用機(jī)理。論文獲得了多種可在LiBH4中原位合成高效雙相催化劑的液態(tài)金屬有機(jī)物,其作為催化劑的前驅(qū)體,借助其液態(tài)特性,通過(guò)球磨與LiBH4形成均勻的混合,結(jié)合熱處理等方法,獲得的催化劑含量可控可調(diào),均勻彌散分布于LiBH4
【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：146 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
部分氫化物的儲(chǔ)氫密度[12]
重要的作用[105]，而最終產(chǎn)物NbB2則被證實(shí)對(duì)體系的吸放氫循環(huán)性能有催化作用[106]。通過(guò)添加TiO2原位生成的LixTiO2可以催化Li-Mg-B-H體系放氫過(guò)程，并獲得更好的可逆性能[107]。不同形式的碳材料也作為催化劑或限域材料被證實(shí)可以通過(guò)催化Li-Mg-B-H體系或降低體系顆粒尺寸來(lái)改善體系的儲(chǔ)氫性能[108-111]，而將過(guò)渡金屬催化劑與碳材料結(jié)合也可以使Li-Mg-B-H體系儲(chǔ)氫性能獲得進(jìn)一步提升[112-116]。Xian等[117]通過(guò)直接添加過(guò)渡金屬Ti和C的復(fù)合層狀材料，改善了Li-Mg-B-H體系的放氫動(dòng)力學(xué)性能和可逆儲(chǔ)氫性能。圖2.9LiBH4、MgH2及2LiBH4/MgH2體系的焓變示意圖Fig.2.9SchematicenthalpydiagramofLiBH4,MgH2and2LiBH4/MgH2system
目前只有液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)能達(dá)到表1.1中的大部分要求,但低溫液化存儲(chǔ)由于耗能多、安全性差,無(wú)法滿足大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的技術(shù)需求。20世紀(jì)70年代初,LaNi5和MgNi2儲(chǔ)氫合金的出現(xiàn),激發(fā)了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛興趣[4,5],但由于儲(chǔ)氫合金的組成元素原子量通常很大,這使得儲(chǔ)氫合金整體質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度小于2 wt%,無(wú)法滿足車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的容量性能要求。隨后Bogdanovi?與Schwickarde利用Ti(OBu)4催化NaAlH4的固相反應(yīng),在200°C和150 bar氫壓條件下獲得了4 wt%的可逆儲(chǔ)氫容量[6]。這一發(fā)現(xiàn)使固態(tài)儲(chǔ)氫材料的研究向輕質(zhì)、復(fù)雜氫化物儲(chǔ)氫體系發(fā)展,其中主要包括了金屬氫化物、配位氫化物以及化學(xué)氫化物等[7-11]。圖1.1為當(dāng)前主要研究的儲(chǔ)氫材料及其對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氫容量性能[12],近十多年來(lái),固態(tài)儲(chǔ)氫材料的研究取得顯著進(jìn)展,高儲(chǔ)氫容量,高效的儲(chǔ)氫效率和安全的儲(chǔ)氫方式使其具有廣闊的發(fā)展前景,被認(rèn)為最有可能滿足DOE需求的儲(chǔ)氫技術(shù)。1.2.2 固態(tài)儲(chǔ)氫材料
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]h-BN負(fù)載納米NbH對(duì)LiBH4放氫性能的協(xié)同改性作用[J]. 屠國(guó)平,何劍靈,肖學(xué)章,陳立新,任錢江,杜錫勇,駱明兒. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(10)
[2]納米限域的儲(chǔ)氫材料[J]. 鄒勇進(jìn),向翠麗,邱樹君,褚海亮,孫立賢,徐芬. 化學(xué)進(jìn)展. 2013(01)
[3]LiBH4-X（X=O,F和Cl）體系解氫性能的第一原理計(jì)算[J]. 李闖,周惦武,彭平,萬(wàn)隆. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)
本文編號(hào)：3431340
【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：146 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
部分氫化物的儲(chǔ)氫密度[12]
重要的作用[105]，而最終產(chǎn)物NbB2則被證實(shí)對(duì)體系的吸放氫循環(huán)性能有催化作用[106]。通過(guò)添加TiO2原位生成的LixTiO2可以催化Li-Mg-B-H體系放氫過(guò)程，并獲得更好的可逆性能[107]。不同形式的碳材料也作為催化劑或限域材料被證實(shí)可以通過(guò)催化Li-Mg-B-H體系或降低體系顆粒尺寸來(lái)改善體系的儲(chǔ)氫性能[108-111]，而將過(guò)渡金屬催化劑與碳材料結(jié)合也可以使Li-Mg-B-H體系儲(chǔ)氫性能獲得進(jìn)一步提升[112-116]。Xian等[117]通過(guò)直接添加過(guò)渡金屬Ti和C的復(fù)合層狀材料，改善了Li-Mg-B-H體系的放氫動(dòng)力學(xué)性能和可逆儲(chǔ)氫性能。圖2.9LiBH4、MgH2及2LiBH4/MgH2體系的焓變示意圖Fig.2.9SchematicenthalpydiagramofLiBH4,MgH2and2LiBH4/MgH2system
目前只有液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)能達(dá)到表1.1中的大部分要求,但低溫液化存儲(chǔ)由于耗能多、安全性差,無(wú)法滿足大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的技術(shù)需求。20世紀(jì)70年代初,LaNi5和MgNi2儲(chǔ)氫合金的出現(xiàn),激發(fā)了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛興趣[4,5],但由于儲(chǔ)氫合金的組成元素原子量通常很大,這使得儲(chǔ)氫合金整體質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度小于2 wt%,無(wú)法滿足車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的容量性能要求。隨后Bogdanovi?與Schwickarde利用Ti(OBu)4催化NaAlH4的固相反應(yīng),在200°C和150 bar氫壓條件下獲得了4 wt%的可逆儲(chǔ)氫容量[6]。這一發(fā)現(xiàn)使固態(tài)儲(chǔ)氫材料的研究向輕質(zhì)、復(fù)雜氫化物儲(chǔ)氫體系發(fā)展,其中主要包括了金屬氫化物、配位氫化物以及化學(xué)氫化物等[7-11]。圖1.1為當(dāng)前主要研究的儲(chǔ)氫材料及其對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氫容量性能[12],近十多年來(lái),固態(tài)儲(chǔ)氫材料的研究取得顯著進(jìn)展,高儲(chǔ)氫容量,高效的儲(chǔ)氫效率和安全的儲(chǔ)氫方式使其具有廣闊的發(fā)展前景,被認(rèn)為最有可能滿足DOE需求的儲(chǔ)氫技術(shù)。1.2.2 固態(tài)儲(chǔ)氫材料
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]h-BN負(fù)載納米NbH對(duì)LiBH4放氫性能的協(xié)同改性作用[J]. 屠國(guó)平,何劍靈,肖學(xué)章,陳立新,任錢江,杜錫勇,駱明兒. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(10)
[2]納米限域的儲(chǔ)氫材料[J]. 鄒勇進(jìn),向翠麗,邱樹君,褚海亮,孫立賢,徐芬. 化學(xué)進(jìn)展. 2013(01)
[3]LiBH4-X（X=O,F和Cl）體系解氫性能的第一原理計(jì)算[J]. 李闖,周惦武,彭平,萬(wàn)隆. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)
本文編號(hào)：3431340
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