钌基催化剂催化氨硼烷水解制氢性能研究

发布时间：2021-01-31 23:08

　　氢能被认为是清洁的可再生能源。作为一种最有前景的化学储氢材料——氨硼烷具有无毒性、环境友好、高含氢量等优点,但室温下的氨硼烷较稳定,难以实现快速水解放氢。为了提高氨硼烷水解制氢的产氢速率和循环性能,本论文采用原位还原法合成了钌基金属催化剂,通过碳材料负载、添加PVP稳定改性,制备出高比表面积和多孔结构的Ru/NPC、Ru/GC、Ru/BC-1等催化材料。通过BET、XRD、XPS、SEM、TEM、ICP等多种方法对催化剂进行表征。此外,测试了Ru/NPC、Ru/GC、Ru/BC-1催化氨硼烷水解制氢性能,并研究了其反应机理。主要研究内容如下:（1）以盐酸氨基脲作为氮源,葡萄糖为碳源,通过水热法和惰性气氛（N₂）下高温煅烧合成了氮掺杂多孔碳材料。然后,采用原位还原法合成了钌负载氮掺杂多孔碳催化剂（Ru/NPC）。Ru/NPC用于催化氨硼烷水解制氢,室温下显示高的催化活性,90 s完成放氢反应,TOF值为813 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1,活化能为24.95 kJ·mo... 

【文章来源】：桂林电子科技大学广西壮族自治区

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 引言
        §1.1.1 氢能及其发展概述
        §1.1.2 储氢技术
    §1.2 制氢技术现状
        §1.2.1 化石燃料制氢
        §1.2.2 水分解制氢
        §1.2.3 配位氢化物水解制氢
        §1.2.4 生物质制氢
        §1.2.5 金属单质水解制氢
        §1.2.6 本节小结
    §1.3 氨硼烷的结构和制氢方式
        §1.3.1 氨硼烷的结构特点
        §1.3.2 氨硼烷制氢的方式
        §1.3.3 氨硼烷水解机理
    §1.4 氨硼烷水解制氢的催化剂研究
        §1.4.1 贵金属催化剂研究
        §1.4.2 非贵金属催化剂研究
        §1.4.3 催化剂的制备方法
    §1.5 本论文选题思路和主要内容
第二章 实验仪器与表征方法
    §2.1 实验试剂与仪器设备
        §2.1.1 实验试剂
        §2.1.2 实验仪器及设备
    §2.2 氨硼烷水解制氢性能测试及催化剂表征方法
        §2.2.1 氨硼烷水解制氢性能测试
        §2.2.2 扫描电镜分析
        §2.2.3 透射电镜分析
        §2.2.4 物理吸附分析
        §2.2.5 电感耦合等离子体光谱仪分析
        §2.2.6 X射线衍射分析
        §2.2.7 元素分析仪分析
        §2.2.8 X射线光电子能谱测试分析
第三章 Ru/NPC催化氨硼烷水解制氢的研究
    §3.1 引言
    §3.2 材料的制备
        §3.2.1 氮掺杂多孔碳材料的合成
        §3.2.2 钌负载氮掺杂多孔碳催化剂的合成
    §3.3 Ru/NPC的结构和形貌分析
        §3.3.1 SEM和TEM图像分析
        §3.3.2 XRD分析
        §3.3.3 XPS分析
        §3.3.4 BET分析
    §3.4 Ru/NPC的催化性能测试
        §3.4.1 Ru/NPC催化性能和循环性能测试
        §3.4.2 氨硼烷浓度对催化性能的影响
        §3.4.3 温度对催化性能的影响
    §3.5 本章小结
第四章 Ru/GC催化氨硼烷水解制氢研究
    §4.1 引言
    §4.2 材料的制备
        §4.2.1 银杏叶基多孔碳材料的合成
        §4.2.2 钌负载银杏叶基多孔碳催化剂的合成
    §4.3 Ru/GC的结构和形貌分析
        §4.3.1 SEM和TEM图像分析
        §4.3.2 XRD分析
        §4.3.3 XPS分析
        §4.3.4 BET分析
    §4.4 Ru/GC的催化性能测试
        §4.4.1 催化剂浓度对催化性能的影响
        §4.4.2 循环性能测试
        §4.4.3 温度对催化性能的影响
    §4.5 本章小结
第五章 PVP稳定的Ru/BC催化氨硼烷水解制氢研究
    §5.1 引言
    §5.2 材料的制备
        §5.2.1 竹叶基多孔碳材料的合成
        §5.2.2 PVP稳定的Ru/BC催化剂的合成
    §5.3 Ru/BC-X的结构和形貌分析
        §5.3.1 SEM和TEM图像分析
        §5.3.2 XRD分析
        §5.3.3 XPS分析
        §5.3.4 BET分析
    §5.4 Ru/BC-X的催化性能测试
        §5.4.1 不同PVP添加量对催化性能的影响
        §5.4.2 循环性能测试
        §5.4.3 温度对催化性能的影响
    §5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    §6.1 总结
    §6.2 展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士期间的主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国氢能发展的思考[J]. 王赓,郑津洋,蒋利军,陈健,韩武林,陈霖新.  科技导报. 2017(22)
[2]氢能源汽车发展状况浅析[J]. 申娟,赵康,陈静,安刚.  科技创新与应用. 2017(29)
[3]我国发布氢能与燃料电池技术战略方向规划目标[J]. 舟丹.  中外能源. 2017(08)
[4]基于化学链制氧的生物质气化产氢工艺[J]. 诸林,邓亚欣,陈虎,张乐,杨波,李璐伶.  过程工程学报. 2017(02)
[5]多孔碳负载镍纳米颗粒的制备及催化氨硼烷水解制氢[J]. 徐凤勤,胡小飞,程方益,梁静,陶占良,陈军.  无机化学学报. 2015(01)
[6]氨硼烷:一种高性能化学储氢材料[J]. 李慧珍,王芃远,陈学年.  科学通报. 2014(19)
[7]高容量储氢材料的研究进展[J]. 刘永锋,李超,高明霞,潘洪革.  自然杂志. 2011(01)
[8]氢能——绿色能源的未来[J]. 刘春娜.  电源技术. 2010(06)
[9]银杏叶提取物对小鼠急性肝损伤保护作用的实验研究[J]. 马勇,潘红秀,李怀荆,马强.  黑龙江医药科学. 2010(03)
[10]纳米锌水解制氢实验[J]. 徐波,王树林,李生娟,韩光强,陈星建,丁浩冉.  化工学报. 2009(05)

硕士论文
[1]Zr基MOFs材料储氢性能及改性研究[D]. 王凤玲.大连理工大学 2016



本文编号：3011740