Co/Ni基催化剂的制备及其对Li-B-N-H复合体系储氢性能的影响

发布时间：2021-01-07 11:06

　　氢能被认为是传统化石能源最有潜力的替代能源,但高效、安全和经济的储氢技术一直是制约氢能实用化和规模化的关键。在众多储氢材料中,Li-B-N-H体系因其理论储氢容量高,备受世人关注。但该体系材料由于放氢反应动力学势垒较高,导致其放氢温度偏高,远高于实用化标准。为了改善Li-B-N-H体系的储氢性能,本文系统研究了Co/Ni基过渡金属催化剂添加对其吸放氢行为的影响规律和作用机理。首先,以LiBH4-NH3-3LiH体系作为研究对象,研究了CoO的添加对体系储氢性能的影响。结果发现,添加0.1mol CoO样品的主要放氢阶段起始放氢温度约为130℃,放氢结束温度为250℃,较原始样品分别降低了50和90℃。当加热至250℃时,LiBH4 NH3-3LiH-0.1 CoO样品的放氢量可达8.5 wt%。在200℃的条件下,添加CoO的样品在100min内可放氢8.0wt%,而原始样品仅能放出的4.1 wt%氢。XAFS和SEM分析显示,CoO在加热过程中首先还原成金属Co,原位还原出的Co单质颗粒尺寸较小,均匀分散在样品中,具有高的比表面积和催化活性,作为催化活性物质,有利于LiBH4-NH3... 

【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】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 氢能的研究背景和意义
    1.2 氢的存储方式及储氢技术目标
    1.3 高密度储氢材料研究进展
        1.3.1 金属氢化物储氢
        1.3.2 配位氢化物储氢
        1.3.3 物理吸附储氢
        1.3.4 化学氢化物储氢
        1.3.5 液体有机氢化物储氢
第二章 文献综述：Li-B-N-H储氢材料的研究进展
4的研究进展">    2.1 LiBH₄的研究进展
4的结构和物化性质">        2.1.1 LiBH₄的结构和物化性质
4的热分解行为及其机理">        2.1.2 LiBH₄的热分解行为及其机理
4储氢性能的方法">        2.1.3 改善LiBH₄储氢性能的方法
    2.2 Li-B-N-H储氢体系的研究进展
4·xNH₃的研究进展">        2.2.1 LiBH₄·xNH₃的研究进展
4-LiNH₂复合体系的研究进展">        2.2.2 LiBH₄-LiNH₂复合体系的研究进展
2BH₃的研究进展">        2.2.3 LiNH₂BH₃的研究进展
    2.3 问题的提出和本文的研究内容
第三章 实验方法
    3.1 原材料试剂和样品制备
    3.2 储氢性能测试
        3.2.1 气体脱附测试及成分分析
        3.2.2 吸/放氢性能测试
        3.2.3 热力学与动力学性能测试
    3.3 结构及形貌表征
        3.3.1 X射线衍射
        3.3.2 傅里叶变换红外光谱
11B液体核磁共振谱">        3.3.3 ¹¹B液体核磁共振谱
        3.3.4 扫描电子显微镜及能谱分析
        3.3.5 高分辨透射电子显微镜
        3.3.6 球差矫正扫描透射电子显微镜及电子能量损失谱
        3.3.7 X射线精细结构吸收谱
    3.4 第一性原理计算
        3.4.1 密度泛函理论
        3.4.2 赝势方法
3计算程序介绍">        3.4.3 DMol³计算程序介绍
4·NH₃-3LiH体系的放氢行为和作用机理">第四章 CoO催化LiBH₄·NH₃-3LiH体系的放氢行为和作用机理
    4.1 引言
4·NH₃-3LiH-xCoO研磨样品的结构表征">    4.2 LiBH₄·NH₃-3LiH-xCoO研磨样品的结构表征
4·NH₃-3LiH-xCoO样品的热分解行为">    4.3 LiBH₄·NH₃-3LiH-xCoO样品的热分解行为
4·NH₃-3LiH-xCoO样品的热力学及动力学性能">    4.4 LiBH₄·NH₃-3LiH-xCoO样品的热力学及动力学性能
4·NH₃-3LiH-xCoO样品的放氢机理及催化剂的状态变化">    4.5 LiBH₄·NH₃-3LiH-xCoO样品的放氢机理及催化剂的状态变化
    4.6 本章小结
4-2LiNH₂体系储氢性能的影响">第五章 纳米Co@C复合材料的制备及其对LiBH₄-2LiNH₂体系储氢性能的影响
    5.1 引言
    5.2 碳附载纳米Co复合催化剂的制备及表征
4-2LiNH₂-xCo@C样品的结构特征">    5.3 球磨LiBH₄-2LiNH₂-xCo@C样品的结构特征
4-2LiNH₂-xCo@C样品的热分解行为">    5.4 LiBH₄-2LiNH₂-xCo@C样品的热分解行为
4-2LiNH₂-xCo@C样品的热力学及动力学性能">    5.5 LiBH₄-2LiNH₂-xCo@C样品的热力学及动力学性能
4-2LiNH₂-5 wt%Co@C样品放氢过程的结构及形貌变化">    5.6 LiBH₄-2LiNH₂-5 wt%Co@C样品放氢过程的结构及形貌变化
4-2LiNH₂-xCo@C样品的吸氢行为">    5.7 LiBH₄-2LiNH₂-xCo@C样品的吸氢行为
    5.8 本章小结
3O₄的原位制备及其对LiBH₄-2LiNH₂体系储氢性能的影响规律和机制">第六章 Co₃O₄的原位制备及其对LiBH₄-2LiNH₂体系储氢性能的影响规律和机制
    6.1 引言
3O₄的制备及表征">    6.2 Co₃O₄的制备及表征
4-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的结构表征">    6.3 球磨后LiBH₄-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的结构表征
4-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的热分解行为">    6.4 LiBH₄-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的热分解行为
4-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的热力学及动力学性能">    6.5 LiBH₄-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的热力学及动力学性能
4-2LiNH₂-0.05/3Co₃O₄样品放氢过程的结构和形貌变化">    6.6 LiBH₄-2LiNH₂-0.05/3Co₃O₄样品放氢过程的结构和形貌变化
4-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的吸氢行为">    6.7 LiBH₄-2LiNH₂-xCo₃O₄样品的吸氢行为
    6.8 本章小结
4]和[NH₂]基团共吸附脱氢的反应机理">第七章 Co（111）表面Li原子、[BH₄]和[NH₂]基团共吸附脱氢的反应机理
    7.1 引言
    7.2 计算细节
        7.2.1 计算软件及参数设置
        7.2.2 计算模型和步骤
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 Co（111）表面的结构和性质
4]、[LiNH₂]和[Li₂（BH₄）（NH₂）]的结构和性质">        7.3.2 [LiBH₄]、[LiNH₂]和[Li₂（BH₄）（NH₂）]的结构和性质
4]]、[LiNH₂]和[Li₂（BH₄）（NH₂）]在Co（111）表面的吸附">        7.3.3 [LiBH₄]]、[LiNH₂]和[Li₂（BH₄）（NH₂）]在Co（111）表面的吸附
    7.4 本章小结
4-2LiNH₂体系储氢性能的影响及其机理">第八章 纳米Ni@C复合材料对LiBH₄-2LiNH₂体系储氢性能的影响及其机理
    8.1 引言
    8.2 碳附载纳米Ni复合催化剂的制备及表征
4-2LiNH₂-xNi@C样品的结构表征">    8.3 球磨后LiBH₄-2LiNH₂-xNi@C样品的结构表征
4-2LiNH₂-xNi@C样品的热分解行为">    8.4 LiBH₄-2LiNH₂-xNi@C样品的热分解行为
4-2LiNH₂-xNi@C样品的放氢热力学及动力学性能">    8.5 LiBH₄-2LiNH₂-xNi@C样品的放氢热力学及动力学性能
4-2LiNH₂-10wt%Ni@C样品放氢过程的结构及形貌变化">    8.6 LiBH₄-2LiNH₂-10wt%Ni@C样品放氢过程的结构及形貌变化
4-2LiNH₂-xNi@C样品的吸氢行为">    8.7 LiBH₄-2LiNH₂-xNi@C样品的吸氢行为
    8.8 本章小结
第九章 总结与展望
    9.1 结论
    9.2 展望
参考文献
致谢
简历
攻读学位期间发表的学术论文和取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Improved hydrogen desorption properties of Co-doped Li2 BNH6[J]. ZHENG XueLi 1,2 , WU GuoTao 2* , HE Teng 2 , CHU HaiLiang 2 , CHEN Hua 1 & CHEN Ping 2 1 Key Lab of Green Chemistry and Technology, Ministry of Education, the Institute of Homogeneous Catalysis, College of Chemistry, Sichuan University, Chengdu 610064, China; 2 Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China.  Chinese Science Bulletin. 2011(23)
[2]液体有机氢化物储氢研究进展[J]. 朱刚利,杨伯伦.  化学进展. 2009(12)
[3]氢能开发和利用的研究[J]. 黄亚继,张旭.  能源工程. 2003(02)
[4]氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J]. 王艳辉,吴迪镛,迟建.  化工进展. 2001(01)

博士论文
[1]Co基催化剂对Li-B-N-H复合体系储氢性能的影响及其机理[D]. 张喻.浙江大学 2014



本文编号：2962451