二维层状MXene材料的制备及其对配位铝氢化物储氢性能的催化改性
发布时间：2022-02-19 18:57
配位氢化物是众多固态储氢材料中广受关注的一种高容量储氢材料,其中NaAlH4一直是其研究热点。为了提升配位氢化物在未来储氢领域中的应用,必须改善其可逆吸放氢温度、动力学性能、循环性能,以适应不同的储氢燃料电池应用场景。本文采用一种安全高效的方式制备多种新型二维层状MXene材料（Ti3C2和Ti2C和Nb2C）,随后利用反应球磨法球磨将层状MXene材料掺杂到NaAlH4体系,并采用Sievert型吸放氢仪器测试该体系的吸放氢性能,综合运用差示扫描量热、X射线衍射、扫描电镜、能量色散X射线光谱、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪等多种分析测试手段对样品的储氢性能、微观结构进行全面的分析。（1）通过MILD方法（以盐酸和氟盐为原料）实现层状MXene材料Ti3C2的安全高效制备,利用球磨得到了NaH/Al-Ti3C2复合材料。NaH/Al-Ti3...
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 能源危机和清洁能源
1.2 氢能与储氢材料
1.3 轻金属配位铝氢化物及其应用
第二章 文章综述及本文研究思路
2.1 NaAlH_4的特性与结构
2.2 NaAlH_4的吸放氢机理和热力学性质
2.3 NaAlH_4储氢材料的改性研究
2.3.1 纳米化改性
2.3.2 催化改性
2.4 本文的研究思路及主要研究内容
第三章 实验方法
3.1 样品的制备
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验设备
3.1.3 样品制备
3.2 样品的储氢性能测试
3.2.1 储氢性能测试仪
3.2.2 程序控制脱附法(TPD)测试
3.2.3 等温放氢实验
3.2.4 等温吸氢实验
3.2.5 差示扫描量热法(DSC)/热重法(TG)实验
3.2.6 循环性能测试
3.3 样品的组织与微观结构分析
3.3.1 X射线衍射(XRD)分析
3.3.2 扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)分析
3.3.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
3.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
第四章 MILD方法制备Ti_3C_2原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
4.1 引言
4.2 二维MXene材料Ti_3C_2的安全高效制备
4.3 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的制备及其储氢性能
4.4 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的循环性能及其机理探究
4.4.1 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的循环性能
4.4.2 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的催化性能探究
4.5 本章小结
第五章 M_2X型 MXene-Ti_2C原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
5.1 引言
5.2 M_2X型 MXene-Ti_2C的安全高效制备
5.3 NaH/Al-Ti_2C复合材料的制备与储氢性能
5.3.1 NaH/Al-Ti_2C复合材料的测试
5.3.2 NaH/Al-Ti_2C复合材料吸放氢性能的测试
5.3.3 NaH/Al-Ti_2C复合材料循环性能的测试
5.4 NaH/Al-Ti_2C复合材料的催化性能探究
5.5 本章小结
第六章 Nb_2C掺杂对NaAlH_4体系储氢性能及催化机理的影响
6.1 引言
6.2 Nb_2C的安全高效制备
6.3 Nb_2C掺杂NaAlH_4的制备及储氢性能测试
6.4 NaAlH4-Nb_2C体系的机理探究
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 MILD方法制备Ti_3C_2原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
7.2 M_2X型 MXene-Ti_2C原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
7.3 Nb_2C掺杂对NaAlH_4体系储氢性能及催化机理的影响
7.4 对今后工作的建议和展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Crystal structure evolution of complex metal aluminum hydrides upon hydrogen release[J]. Claudia Weidenthaler. Journal of Energy Chemistry. 2020(03)
[2]轻质氢化物储氢材料:挑战,进展和展望（英文）[J]. 李丽,黄一可,安翠华,王一菁. Science China Materials. 2019(11)
[3]Direct synthesis and dehydrogenation properties of NaAlH4 catalyzed with ball-milled Ti–B[J]. Li Li,Zi-Chao Zhang,Yi-Jing Wang,Li-Fang Jiao,Hua-Tang Yuan. Rare Metals. 2017(06)
本文编号：3633443
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 能源危机和清洁能源
1.2 氢能与储氢材料
1.3 轻金属配位铝氢化物及其应用
第二章 文章综述及本文研究思路
2.1 NaAlH_4的特性与结构
2.2 NaAlH_4的吸放氢机理和热力学性质
2.3 NaAlH_4储氢材料的改性研究
2.3.1 纳米化改性
2.3.2 催化改性
2.4 本文的研究思路及主要研究内容
第三章 实验方法
3.1 样品的制备
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验设备
3.1.3 样品制备
3.2 样品的储氢性能测试
3.2.1 储氢性能测试仪
3.2.2 程序控制脱附法(TPD)测试
3.2.3 等温放氢实验
3.2.4 等温吸氢实验
3.2.5 差示扫描量热法(DSC)/热重法(TG)实验
3.2.6 循环性能测试
3.3 样品的组织与微观结构分析
3.3.1 X射线衍射(XRD)分析
3.3.2 扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)分析
3.3.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
3.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
第四章 MILD方法制备Ti_3C_2原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
4.1 引言
4.2 二维MXene材料Ti_3C_2的安全高效制备
4.3 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的制备及其储氢性能
4.4 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的循环性能及其机理探究
4.4.1 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的循环性能
4.4.2 NaH/Al-Ti_3C_2复合材料的催化性能探究
4.5 本章小结
第五章 M_2X型 MXene-Ti_2C原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
5.1 引言
5.2 M_2X型 MXene-Ti_2C的安全高效制备
5.3 NaH/Al-Ti_2C复合材料的制备与储氢性能
5.3.1 NaH/Al-Ti_2C复合材料的测试
5.3.2 NaH/Al-Ti_2C复合材料吸放氢性能的测试
5.3.3 NaH/Al-Ti_2C复合材料循环性能的测试
5.4 NaH/Al-Ti_2C复合材料的催化性能探究
5.5 本章小结
第六章 Nb_2C掺杂对NaAlH_4体系储氢性能及催化机理的影响
6.1 引言
6.2 Nb_2C的安全高效制备
6.3 Nb_2C掺杂NaAlH_4的制备及储氢性能测试
6.4 NaAlH4-Nb_2C体系的机理探究
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 MILD方法制备Ti_3C_2原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
7.2 M_2X型 MXene-Ti_2C原位掺杂对NaH/Al体系储氢性能及催化机理的影响
7.3 Nb_2C掺杂对NaAlH_4体系储氢性能及催化机理的影响
7.4 对今后工作的建议和展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Crystal structure evolution of complex metal aluminum hydrides upon hydrogen release[J]. Claudia Weidenthaler. Journal of Energy Chemistry. 2020(03)
[2]轻质氢化物储氢材料:挑战,进展和展望（英文）[J]. 李丽,黄一可,安翠华,王一菁. Science China Materials. 2019(11)
[3]Direct synthesis and dehydrogenation properties of NaAlH4 catalyzed with ball-milled Ti–B[J]. Li Li,Zi-Chao Zhang,Yi-Jing Wang,Li-Fang Jiao,Hua-Tang Yuan. Rare Metals. 2017(06)
本文编号：3633443
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