金属硼氢化物氨合物的制备与性能调控
发布时间：2020-10-28 16:29
氢能是一种清洁高效、绿色可再生的能源,是未来能源的主流发展方向。为了实现氢能的规模化应用,需要突破制氢、储/运氢、用氢等环节技术挑战。其中,开发一种高效安全的储氢方式是氢能应用所面临最为关键环节。本文以储氢材料硼氢化锆氨合物(Zr(BH_4)_4·8NH_3)作为研究对象,重点围绕改善与探索新的合成方法、降低其放氢温度、提高其放氢纯度等关键科学问题开展研究。综合运用了多元复合、催化剂添加和水解制氢等手段,旨在获得放氢温度合适、动力学性能良好的高容量可控放氢体系。通过采用X射线粉末衍射(XRD)、质谱(MS)、热重(TG)、傅里转换叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对Zr(BH_4)_4·8NH_3及其复合体系进行了表征分析,掌握其成分调控规律,揭示其热解核水解反应路径和机制,为实现氢能制储一体化提供理论依据。主要进行了以下三方面探讨:首先,针对传统球磨法合成Zr(BH_4)_4·8NH_3制备成本较高以及只能在低温(20 ~oC)下制备的缺点,对其合成方法进行了改进并尝试了新的制备工艺。为了降低球磨法制备Zr(BH_4)_4·8NH_3的成本以及提高安全性,利用化学性质相似而且更为便宜、稳定的NaBH_4替代传统方法中的原材料LiBH_4合成了Zr(BH_4)_4·8NH_3;在球磨法的基础上发展出球磨-蒸发冷凝法(BM-PVD),在常温下成功合成了Zr(BH_4)_4·8NH_3,拓展了Zr(BH_4)_4·8NH_3合成方法的适用范围;还尝试了在氨气中反应球磨合成Zr(BH_4)_4·8NH_3和用乙醚萃取通氨气的方法合成Zr(BH_4)_4·8NH_3。在NaBH_4替代原材料LiBH_4制备Zr(BH_4)_4·8NH_3的实验中发现,NaBH_4对Zr(BH_4)_4·8NH_3放氢性能有明显的促进作用。因此,通过手动研磨简易地制备了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4复合体系,采用TG-MS测试了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4复合体系的放氢性能,并通过XRD,FT-IR以及SEM等方法分析了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4复合体系的放氢机理。Zr(BH_4)_4·8NH_3具有较高的含氢量(14.1 wt.%),有作为水解制氢材料的潜力,因而对其水解制氢性能以及水解机理进行了探讨。以Zr(BH_4)_4·8NH_3为水解制氢材料,通过水解制氢测试仪器检测其水解制氢性能,并通过XRD,FT-IR以及SEM等方法分析水解制氢机理;通过改变水解的溶液成份,包括采用NaCl、MgCl_2、CoCl_2、Al(OH)_3等水溶液和制备少氨Zr(BH_4)_4·xNH_3(x8)样品等方法调控其水解制氢性能。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB34
【部分图文】：
第一章 绪论高而且反应不可逆，当时并不被认为是一种有前景的储氢材料。在 1995 年，Bogdan等人发现 Ti 合金掺杂的 NaAlH4，能够在较为温和的温度和压力下部分可逆的吸放为储氢材料的发展开启了新的纪元。在 2003 年，正氢—负氢（ ）配合促氢的机理的发现，为储氢性能的改善提供了新的途径。高容量储氢材料研究发展以应策略的时间线，如图 1-1 所示[21]。
华南理工大学博士学位论文细化与超声振动等方法。添加剂者添加剂，是一种有效改善水解性能的方法。研gH2在醋酸溶液中的水解，并且随着 PtCoO2添加kashev 等人[33]添加石墨与 MgH2进行球磨，然后测的过程中可以分散到 MgH2颗粒之间，从而阻碍了表面积，而且在 MgH2水解过程中形成疏水性的碳，使 MgH2可以与水充分接触，从而改善 MgH2些 Co 基或 Ni 基盐，可以大幅度提高 NaBH4的oCl2·6H2O 溶液中，NaBH4的水解反应尤为剧烈。
第一章 绪论致密的 Mg(OH)2钝化膜溶解，便于 MgH2水解反应得以持续率和转化率。但酸性溶液的添加，存在污染环境和腐蚀设备些氯化物的水溶液，也可以改善 MgH2的水解性能。Ouyan 0.05 mol/L 的 MgCl2水溶液中，水解制氢性能大幅提高，放出 1137.4 mL/g H2，远高于在纯水中的 400 mL/g H2制氢化物溶液能够改善水解性能，是因为 Mg2+和 Cl-的存在疏松，从而水解反应得以继续进行。
【相似文献】
本文编号：2860334
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB34
【部分图文】：
第一章 绪论高而且反应不可逆，当时并不被认为是一种有前景的储氢材料。在 1995 年，Bogdan等人发现 Ti 合金掺杂的 NaAlH4，能够在较为温和的温度和压力下部分可逆的吸放为储氢材料的发展开启了新的纪元。在 2003 年，正氢—负氢（ ）配合促氢的机理的发现，为储氢性能的改善提供了新的途径。高容量储氢材料研究发展以应策略的时间线，如图 1-1 所示[21]。
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第一章 绪论致密的 Mg(OH)2钝化膜溶解，便于 MgH2水解反应得以持续率和转化率。但酸性溶液的添加，存在污染环境和腐蚀设备些氯化物的水溶液，也可以改善 MgH2的水解性能。Ouyan 0.05 mol/L 的 MgCl2水溶液中，水解制氢性能大幅提高，放出 1137.4 mL/g H2，远高于在纯水中的 400 mL/g H2制氢化物溶液能够改善水解性能，是因为 Mg2+和 Cl-的存在疏松，从而水解反应得以继续进行。
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