高性能Mg(BH 4 ) 2 基復合儲氫體系的吸放氫熱力學與動力學改性及機理研究
發(fā)布時間：2023-05-12 18:41
在高容量固態(tài)儲氫材料研究領域,Mg(BH4)2因擁有14.9 wt.%的高儲氫容量而得到廣泛關注。但是,Mg(BH4)2存在放氫溫度過高、放氫動力學性能差、放氫過程復雜、可逆性差等缺點,嚴重影響了其實際應用。針對上述問題,本文以Mg(BH4)2作為研究對象,采用催化改性、氫化物復合以及納米化改性等多種方式對Mg(BH4)2的儲氫性能進行優(yōu)化改性,以期實現(xiàn)對Mg(BH4)2基儲氫材料放氫熱力學和動力學以及循環(huán)放氫性能的顯著改善,并探究闡明其改性機理。首先,本文采用兩種雙金屬過渡金屬氟化物K2TiF6和K2NbF7作為催化劑摻雜研究改善Mg(BH4)2的儲氫性能。研究結果表明,K2TiF6和K
【文章頁數(shù)】：213 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 氫能概述
1.2 儲氫方法與技術概述
1.3 儲氫材料概述
1.3.1 物理吸附儲氫材料
1.3.2 金屬氫化物儲氫材料
1.3.3 輕金屬配位氫化物儲氫材料
1.3.4 其他儲氫材料
第二章 文獻綜述
2.1 Mg(BH4)2 的制備、結構及儲氫性能
2.1.1 Mg(BH4)2的制備
2.1.2 Mg(BH4)2的結構
2.1.3 Mg(BH4)2的儲氫性能
2.2 Mg(BH4)2 儲氫材料的研究進展
2.2.1 Mg(BH4)2的氫化物復合改性
2.2.2 Mg(BH4)2的催化改性
2.2.3 Mg(BH4)2的納米化改性
2.2.4 Mg(BH4)2的反應失穩(wěn)改性
2.3 本文的研究思路及主要內容
第三章 實驗方法
3.1 樣品制備及保存
3.1.1 機械球磨法
3.1.2 Mg(BH4)2的制備
3.1.3 樣品保存及保護
3.2 樣品組成及微觀形貌分析
3.2.1 粉末X射線衍射分析(XRD)
3.2.2 傅里葉變換紅外吸收光譜分析(FTIR)
3.2.3 X射線光電子能譜分析(XPS)
3.2.4 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
3.2.5 透射電子顯微鏡分析(TEM)
3.2.6 樣品比表面積測試分析(BET)
3.3 儲氫材料性能測試
3.3.1 Sievert型儲氫性能測試儀
3.3.2 樣品放氫性能測試
3.3.3 差示掃描量熱法(DSC)
3.3.4 放氫質譜測試(MS)
3.3.5 放氫表觀活化能測試
第四章 K2TiF6和K2NbF7 催化改性Mg(BH4)2 的儲氫性能及機理研究
4.1 引言
4.2 實驗部分
4.2.1 實驗原料
4.2.2 樣品制備
4.2.3 樣品的測試表征手段
4.3 結果與討論
4.3.1 Mg(BH4)2-K2TiF6和Mg(BH4)2-K2NbF7催化體系的組成分析
4.3.2 Mg(BH4)2-K2TiF6體系的放氫性能
4.3.3 Mg(BH4)2-K2NbF7體系的放氫性能
4.3.4 K2TiF6和K2NbF7催化Mg(BH4)2的等溫放氫和二次放氫性能
4.3.5 K2TiF6對Mg(BH4)2放氫和循環(huán)性能的催化改性機理
4.4 本章小結
第五章 二維MXene材料Ti3C2 催化改性Mg(BH4)2 的儲氫性能及機理研究
5.1 引言
5.2 實驗部分
5.2.1 實驗原料
5.2.2 樣品制備
5.2.3 樣品的測試表征手段
5.3 結果與討論
5.3.1 Mg(BH4)2-x Ti3C2樣品的結構組成
5.3.2 Mg(BH4)2-x Ti3C2樣品的形貌分析
5.3.3 Mg(BH4)2-x Ti3C2樣品的變溫放氫性能及放氫純度分析
5.3.4 Mg(BH4)2-40Ti3C2樣品的放氫動力學性能及循環(huán)性能
5.3.5 Ti3C2對Mg(BH4)2體系放氫性能的催化機理
5.4 本章小結
第六章 Mg(BH4)2-AlH3-LiH復合體系的儲氫性能及機理研究
6.1 引言
6.2 實驗部分
6.2.1 實驗原料
6.2.2 樣品制備
6.2.3 樣品的測試表征手段
6.3 結果與討論
6.3.1 Mg(BH4)2-AlH3復合體系的組成和形貌
6.3.2 Mg(BH4)2-AlH3復合體系的儲氫性能
6.3.3 Mg(BH4)2-AlH3復合體系可逆儲氫的機理分析
6.3.4 Mg(BH4)2-AlH3-Li H復合體系的儲氫性能
6.3.5 Mg(BH4)2-AlH3-0.5LiH復合體系可逆儲氫的機理分析
6.4 本章小結
第七章 多孔空心納米碳球限域改性Mg(BH4)2-LiBH4 復合體系的儲氫性能及機理研究
7.1 引言
7.2 實驗部分
7.2.1 實驗原料
7.2.2 樣品制備
7.2.3 樣品的測試表征手段
7.3 結果與討論
7.3.1 HCNS的形貌和結構分析
7.3.2 LMBH@HCNS限域體系的形貌結構和組分分析
7.3.3 LMBH@HCNS限域體系的放氫性能
7.3.4 50LMBH@HCNS限域體系的放氫動力學及循環(huán)放氫性能
7.3.5 HCNS對 LMBH納米限域改性的機理分析
7.4 本章小結
第八章 氟化石墨烯改性Mg(BH4)2-NaBH4 復合體系的低溫放氫性能研究
8.1 引言
8.2 實驗部分
8.2.1 實驗原料
8.2.2 樣品制備
8.2.3 樣品的測試表征手段
8.3 結果與討論
8.3.1 Mg(BH4)2-NaBH4復合體系的組成和形貌
8.3.2 Mg(BH4)2-NaBH4復合體系的放氫性能
8.3.3 Mg(BH4)2-NaBH4-FG復合體系的組成和形貌
8.3.4 Mg(BH4)2-NaBH4-FG復合體系的放氫性能
8.3.5 FG改善Mg(BH4)2-NaBH4復合體系放氫性能的機理
8.4 本章小結
第九章 氟化石墨改性Mg(BH4)2-LiAlH4 復合體系的近室溫放氫性能及機理研究
9.1 引言
9.2 實驗部分
9.2.1 實驗原料
9.2.2 樣品制備
9.2.3 樣品的測試表征手段
9.3 結果與討論
9.3.1 MBHLAH-FGi復合體系的組成分析
9.3.2 MBHLAH-FGi復合體系的形貌分析
9.3.3 MBHLAH-FGi復合體系的放氫性能
9.3.4 FGi對 MBHLAH體系放氫性能的改性機理分析
9.3.5 LiAlH4在MBHLAH-FGi復合體系中的“點火效應”分析
9.4 本章小結
第十章 總結與展望
10.1 本文研究成果總結
10.2 本文的創(chuàng)新點
10.3 對今后研究工作的建議和展望
參考文獻
致謝
個人簡介
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
本文編號：3814420
【文章頁數(shù)】：213 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 氫能概述
1.2 儲氫方法與技術概述
1.3 儲氫材料概述
1.3.1 物理吸附儲氫材料
1.3.2 金屬氫化物儲氫材料
1.3.3 輕金屬配位氫化物儲氫材料
1.3.4 其他儲氫材料
第二章 文獻綜述
2.1 Mg(BH4)2 的制備、結構及儲氫性能
2.1.1 Mg(BH4)2的制備
2.1.2 Mg(BH4)2的結構
2.1.3 Mg(BH4)2的儲氫性能
2.2 Mg(BH4)2 儲氫材料的研究進展
2.2.1 Mg(BH4)2的氫化物復合改性
2.2.2 Mg(BH4)2的催化改性
2.2.3 Mg(BH4)2的納米化改性
2.2.4 Mg(BH4)2的反應失穩(wěn)改性
2.3 本文的研究思路及主要內容
第三章 實驗方法
3.1 樣品制備及保存
3.1.1 機械球磨法
3.1.2 Mg(BH4)2的制備
3.1.3 樣品保存及保護
3.2 樣品組成及微觀形貌分析
3.2.1 粉末X射線衍射分析(XRD)
3.2.2 傅里葉變換紅外吸收光譜分析(FTIR)
3.2.3 X射線光電子能譜分析(XPS)
3.2.4 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
3.2.5 透射電子顯微鏡分析(TEM)
3.2.6 樣品比表面積測試分析(BET)
3.3 儲氫材料性能測試
3.3.1 Sievert型儲氫性能測試儀
3.3.2 樣品放氫性能測試
3.3.3 差示掃描量熱法(DSC)
3.3.4 放氫質譜測試(MS)
3.3.5 放氫表觀活化能測試
第四章 K2TiF6和K2NbF7 催化改性Mg(BH4)2 的儲氫性能及機理研究
4.1 引言
4.2 實驗部分
4.2.1 實驗原料
4.2.2 樣品制備
4.2.3 樣品的測試表征手段
4.3 結果與討論
4.3.1 Mg(BH4)2-K2TiF6和Mg(BH4)2-K2NbF7催化體系的組成分析
4.3.2 Mg(BH4)2-K2TiF6體系的放氫性能
4.3.3 Mg(BH4)2-K2NbF7體系的放氫性能
4.3.4 K2TiF6和K2NbF7催化Mg(BH4)2的等溫放氫和二次放氫性能
4.3.5 K2TiF6對Mg(BH4)2放氫和循環(huán)性能的催化改性機理
4.4 本章小結
第五章 二維MXene材料Ti3C2 催化改性Mg(BH4)2 的儲氫性能及機理研究
5.1 引言
5.2 實驗部分
5.2.1 實驗原料
5.2.2 樣品制備
5.2.3 樣品的測試表征手段
5.3 結果與討論
5.3.1 Mg(BH4)2-x Ti3C2樣品的結構組成
5.3.2 Mg(BH4)2-x Ti3C2樣品的形貌分析
5.3.3 Mg(BH4)2-x Ti3C2樣品的變溫放氫性能及放氫純度分析
5.3.4 Mg(BH4)2-40Ti3C2樣品的放氫動力學性能及循環(huán)性能
5.3.5 Ti3C2對Mg(BH4)2體系放氫性能的催化機理
5.4 本章小結
第六章 Mg(BH4)2-AlH3-LiH復合體系的儲氫性能及機理研究
6.1 引言
6.2 實驗部分
6.2.1 實驗原料
6.2.2 樣品制備
6.2.3 樣品的測試表征手段
6.3 結果與討論
6.3.1 Mg(BH4)2-AlH3復合體系的組成和形貌
6.3.2 Mg(BH4)2-AlH3復合體系的儲氫性能
6.3.3 Mg(BH4)2-AlH3復合體系可逆儲氫的機理分析
6.3.4 Mg(BH4)2-AlH3-Li H復合體系的儲氫性能
6.3.5 Mg(BH4)2-AlH3-0.5LiH復合體系可逆儲氫的機理分析
6.4 本章小結
第七章 多孔空心納米碳球限域改性Mg(BH4)2-LiBH4 復合體系的儲氫性能及機理研究
7.1 引言
7.2 實驗部分
7.2.1 實驗原料
7.2.2 樣品制備
7.2.3 樣品的測試表征手段
7.3 結果與討論
7.3.1 HCNS的形貌和結構分析
7.3.2 LMBH@HCNS限域體系的形貌結構和組分分析
7.3.3 LMBH@HCNS限域體系的放氫性能
7.3.4 50LMBH@HCNS限域體系的放氫動力學及循環(huán)放氫性能
7.3.5 HCNS對 LMBH納米限域改性的機理分析
7.4 本章小結
第八章 氟化石墨烯改性Mg(BH4)2-NaBH4 復合體系的低溫放氫性能研究
8.1 引言
8.2 實驗部分
8.2.1 實驗原料
8.2.2 樣品制備
8.2.3 樣品的測試表征手段
8.3 結果與討論
8.3.1 Mg(BH4)2-NaBH4復合體系的組成和形貌
8.3.2 Mg(BH4)2-NaBH4復合體系的放氫性能
8.3.3 Mg(BH4)2-NaBH4-FG復合體系的組成和形貌
8.3.4 Mg(BH4)2-NaBH4-FG復合體系的放氫性能
8.3.5 FG改善Mg(BH4)2-NaBH4復合體系放氫性能的機理
8.4 本章小結
第九章 氟化石墨改性Mg(BH4)2-LiAlH4 復合體系的近室溫放氫性能及機理研究
9.1 引言
9.2 實驗部分
9.2.1 實驗原料
9.2.2 樣品制備
9.2.3 樣品的測試表征手段
9.3 結果與討論
9.3.1 MBHLAH-FGi復合體系的組成分析
9.3.2 MBHLAH-FGi復合體系的形貌分析
9.3.3 MBHLAH-FGi復合體系的放氫性能
9.3.4 FGi對 MBHLAH體系放氫性能的改性機理分析
9.3.5 LiAlH4在MBHLAH-FGi復合體系中的“點火效應”分析
9.4 本章小結
第十章 總結與展望
10.1 本文研究成果總結
10.2 本文的創(chuàng)新點
10.3 對今后研究工作的建議和展望
參考文獻
致謝
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攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
本文編號：3814420
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