过渡金属磷化物的制备及催化硼氢化钠水解制氢性能研究

发布时间：2017-08-25 23:50

  本文关键词：过渡金属磷化物的制备及催化硼氢化钠水解制氢性能研究

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【摘要】：随着全球能源与环境问题的日趋恶化,氢能是一种新型的能源,受到人们广泛的关注。相比于其他诸多制氢技术,NaBH4水解制氢技术可便捷、实用和高效制备出高纯度的H2,成为质子交换膜燃料电池的优异氢源。当前,研究NaBH4水解制氢的催化剂较多为贵金属催化剂,然而,贵金属催化剂的资源稀少和价格昂贵,限制了它们广泛的实际使用。因此,本文主要研究了一些非贵金属过渡金属磷化物催化剂催化NaBH4水解制氢的性能,研究的内容主要是过渡金属单金属磷化物催化剂(Ni2P、Ni12P5和Co2P)与双金属磷化物(NiCoP)催化剂催化NaBH4水解制氢。本文考察了Ni2P、Ni12P5、Co2P与NiCo P催化剂对NaBH4水解制氢的影响。考察了采用不同的制备方法以及不同的制备条件对催化剂的活性的影响。通过XRD、SEM和EDX对该催化剂的物相、表面结构和化学组成进行了系统地表征分析,并将催化剂的每种表征的结果和催化NaBH4水解制氢的性能进行对比关联,从而得出最佳的制氢催化剂。研究结果表明,相比于中性或酸性条件,在碱性条件下使用水热法制备的Ni2P催化剂的颗粒更细和催化性能更高,这与催化剂的形貌与尺寸有关;相比于水热法,使用次亚磷酸钠热分解法制备的Ni2P催化剂的颗粒更细和催化性能更高,这与催化剂的形貌与尺寸有关;使用次亚磷酸钠热分解法制备的Co2P和Ni2P,Ni2P的催化性能高于Co2P,这与催化剂的性质有关;相比于Ni2P催化剂,NiCoP催化剂的催化性能更高,这与金属间的协同效应与电子转移效应的共同作用有关。此外,本文还初步研究了NaBH4水解反应的动力学,考察了NaBH4的浓度、NaOH的浓度、催化剂的用量和反应的温度对催化NaBH4水解制氢速率的影响。经研究发现,在温和条件下与NaBH4的浓度比较低时,NaBH4水解反应为一级反应。当NaBH4水解反应体系中的NaBH4和NaOH的浓度分别为0.1M、0.3M时,NaBH4水解释氢速率最大。
【关键词】：NaBH4 水解释氢 过渡金属磷化物催化剂 动力学
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 引言9
• 1.2 传统的储氢方式9-10
• 1.3 新型的储氢材料10-20
• 1.3.1 金属氢化物储氢材料10-11
• 1.3.2 吸附储氢材料11
• 1.3.3 化学储氢材料11-20
• 1.4 硼氢化钠水解制氢的机理及催化剂20-24
• 1.4.1 硼氢化钠水解产氢的机理20-21
• 1.4.2 硼氢化钠水解产氢的催化剂21-24
• 1.5 本论文研究的意义、目的及思路24-26
• 1.5.1 本论文研究的意义24
• 1.5.2 本论文研究的目的24-25
• 1.5.3 本论文研究的思路25-26
• 第2章 过渡金属磷化物M-P(M=Ni、Co)的合成及表征26-62
• 2.1 过渡金属磷化物的概述26-27
• 2.2 过渡金属磷化物的主要制备方法27-30
• 2.2.1 水热-溶剂热合成法27-28
• 2.2.2 次磷酸盐热分解法28-29
• 2.2.3 程序升温还原法29-30
• 2.3 实验部分30-31
• 2.3.1 实验试剂30
• 2.3.2 实验仪器30
• 2.3.3 表征方法30-31
• 2.4 样品的合成31-32
• 2.4.1 水热法制备磷化镍(Ni_2P)31
• 2.4.2 次亚磷酸钠热分解法制备磷化物(Ni_2P、Ni_(12)P_5和Co_2P)31-32
• 2.4.3 次亚磷酸钠热分解法制备双金属磷化物(Ni Co P)32
• 2.5 实验结果与讨论32-62
• 2.5.1 水热法制备Ni_2P32-48
• 2.5.2 次亚磷酸钠热分解法制备磷化镍(Ni_2P、Ni_(12)P_5)48-59
• 2.5.3 次亚磷酸钠热分解法制备双金属磷化物(Ni Co P)59-62
• 第3章 过渡金属磷化物M-P(M=Ni、Co)催化Na BH_4水解制氢62-77
• 3.1 概述62-63
• 3.2 实验部分63-65
• 3.2.1 实验试剂63
• 3.2.2 实验仪器63-64
• 3.2.3 测试方法64-65
• 3.3 实验结果与讨论65-75
• 3.3.1 催化剂的筛选65-66
• 3.3.2 硼氢化钠浓度对产氢速率的影响66-68
• 3.3.3 氢氧化钠浓度对产氢速率的影响68-70
• 3.3.4 催化剂的量对产氢速率的影响70-71
• 3.3.5 反应温度对产氢速率的影响71-73
• 3.3.6 催化剂的循环利用对产氢速率的影响73-75
• 3.4 本章小结75-77
• 第4章 全文总结与展望77-79
• 4.1 全文总结77-78
• 4.2 展望78-79
• 参考文献79-88
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果88-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 彭龙,徐光亮,刘莉;水热法制备磁性材料粉体的研究进展[J];磁性材料及器件;2005年03期

2 李令成，，蓝蕴基;肼分解催化剂进展[J];工业催化;1994年01期

本文编号：738585