铝铁合金水解制备氢气、零价铁和四氧化三铁的研究

发布时间：2021-03-05 15:14

　　清洁的能源和水资源对于世界可持续发展至关重要。然而,化石能源的过度使用不仅使化石燃料储备日益枯竭,还造成了水污染、气候变化等严峻的环境问题。因此,清洁、可再生能源的开发和高效的环境修复材料的研究备受关注。清洁氢能源在应对气候变暖方面具有重要作用,近年来其开发和应用在世界范围内发展迅猛。零价铁（ZVI）是一种重要的环境修复材料,被广泛用于水中氯代烃、重金属、染料、有毒阴离子等污染物的去除。Fe3O4粒子性质稳定,具有催化活性高、磁性能好等特点,被广泛应用于环境修复、磁流体制造等领域。本文研究铝铁合金在碱液中水解制备氢气、高活性零价铁（sZVI）和具有优良磁性能的正八面体Fe3O4。首先研究了铝铁合金铁含量、合金粒径、反应温度、碱液浓度、NaCl的添加对铝铁合金在碱液中水解制氢性能的影响,通过XRD、SEM、EDS、XPS、TEM等表征方法分析产氢过程中和结束后铝铁合金和固体产物的表面形貌、结构和组分,提出了铝铁合金水解制备氢气和高活性零价铁（sZVI）的机制。实验结果表明,铝铁合金水解制氢的速率随碱液浓度的提升而提升,产氢量随合金中铁含量的增加而降低,随合金粒径的增大而提升。常温常压下铁... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１铝铁合金水解产氢实验装置??

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９０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０?５５?６０?６５?７０?７５?８０?８５?９０??２－Ｔｈｃｔａ／ｄｃｇｒｃｃ?２－Ｔｈｃｔａ／ｄｅｇｒｅｅ??（Ｃ）?？?Ａ１?ＰＤＦ＃８５－１３２７??Ｘ?Ｆｅ?ＰＤＦ＃０６－０６９６??▲?Ａｌ１３Ｆｅ４?ＰＤＦ＃５０－０７９７??ｗｊＬ?＿?１?？?，?．?－１１??５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０?５５?６０?６５?７０?７５?８０?８５?９０??２－Ｔｈｅｔａ／ｄｅｇｒｅｃ??图２－３不同铁含量的铝铁合金ＸＲＤ表征图。⑷１０ｗｔ．％Ｆｅ，（ｂ）２０ｗｔ．°／〇Ｆｅ，（ｃ）５０ｗｔ．％Ｆｅ??Ｆｉｇ．２－３?ＸＲＤ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ａｌ－Ｆｅ?ａｌｌｏｙ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｆｅ?ｃｏｎｔｅｎｔ，?（ａ）?１０?ｗｔ．％?Ｆｅ，?（ｂ）?２０?ｗｔ．％?Ｆｅ，??（ｃ）?５０?ｗｔ．％?Ｆｅ??２．３．２碱舰度对产氢的影响??碱液浓度对铝水解产氢有显著影响，ＯＨ？在离铝表面近的区域会发生强烈吸附，??从而将电子转移到铝上，导致化学反应和腐蚀加剧［１３４］。常温下不同浓度ＮａＯＨ溶液??中铝铁合金的产氢情况如图２－４所示，将１．００?ｇ?Ａｌ－Ｆｅ２０?（２０－４０目）分别放入１００?ｍＬ??０．１／０．２／０．５?ｍｏｌ／Ｌ?ＮａＯＨ?溶液中磁力搅拌，此时?１００?ｍＬ?溶液中?０．１?ｍｏｌ／Ｌ?和?０．２?ｍｏｌ／Ｌ??ＮａＯＨ的量无法满足使所有溶出的铝形成ＮａＡｌ（ＯＨ）４，于是在实验中后期反应逐渐变??为铝－水反应，生成Ａｌ（ＯＨ）３?（式（２－２））包覆在材料表面阻止其与水接触，

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本文编号：3065421