硼氢化锂储氢材料高效催化剂的原位合成及其作用机理研究
发布时间：2021-10-11 22:19
面对日益严重的能源短缺和环境污染问题,新能源的发展具有十分重要的战略意义。氢储量丰富,质量密度高,环境友好,是一种极具潜力的能量载体。氢能的利用面临的主要问题是如何高效、安全的储运氢气。发展高容量固态储氢材料是实现氢能实用的关键之一。其中LiBH4因其储氢容量大而广受关注。虽然目前已有多种方法使LiBH4的储氢性能得到不断的改善,但LiBH4仍面临吸放氢温度较高,吸氢条件苛刻,可逆性差等问题。本文在详细综述了LiBH4研究进展的基础上,为进一步提高LiBH4的储氢性能,通过在LiBH4中原位引入高效催化剂,系统地研究了催化剂对LiBH4的储氢性能的影响及其作用机理。论文获得了多种可在LiBH4中原位合成高效双相催化剂的液态金属有机物,其作为催化剂的前驱体,借助其液态特性,通过球磨与LiBH4形成均匀的混合,结合热处理等方法,获得的催化剂含量可控可调,均匀弥散分布于LiBH4
【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】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
部分氢化物的储氢密度[12]
重要的作用[105]，而最终产物NbB2则被证实对体系的吸放氢循环性能有催化作用[106]。通过添加TiO2原位生成的LixTiO2可以催化Li-Mg-B-H体系放氢过程，并获得更好的可逆性能[107]。不同形式的碳材料也作为催化剂或限域材料被证实可以通过催化Li-Mg-B-H体系或降低体系颗粒尺寸来改善体系的储氢性能[108-111]，而将过渡金属催化剂与碳材料结合也可以使Li-Mg-B-H体系储氢性能获得进一步提升[112-116]。Xian等[117]通过直接添加过渡金属Ti和C的复合层状材料，改善了Li-Mg-B-H体系的放氢动力学性能和可逆储氢性能。图2.9LiBH4、MgH2及2LiBH4/MgH2体系的焓变示意图Fig.2.9SchematicenthalpydiagramofLiBH4,MgH2and2LiBH4/MgH2system
目前只有液态储氢技术能达到表1.1中的大部分要求,但低温液化存储由于耗能多、安全性差,无法满足大规模商业化应用车载储氢系统的技术需求。20世纪70年代初,LaNi5和MgNi2储氢合金的出现,激发了学术界和工业界的广泛兴趣[4,5],但由于储氢合金的组成元素原子量通常很大,这使得储氢合金整体质量储氢密度小于2 wt%,无法满足车载储氢系统的容量性能要求。随后Bogdanovi?与Schwickarde利用Ti(OBu)4催化NaAlH4的固相反应,在200°C和150 bar氢压条件下获得了4 wt%的可逆储氢容量[6]。这一发现使固态储氢材料的研究向轻质、复杂氢化物储氢体系发展,其中主要包括了金属氢化物、配位氢化物以及化学氢化物等[7-11]。图1.1为当前主要研究的储氢材料及其对应的储氢容量性能[12],近十多年来,固态储氢材料的研究取得显著进展,高储氢容量,高效的储氢效率和安全的储氢方式使其具有广阔的发展前景,被认为最有可能满足DOE需求的储氢技术。1.2.2 固态储氢材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]h-BN负载纳米NbH对LiBH4放氢性能的协同改性作用[J]. 屠国平,何剑灵,肖学章,陈立新,任钱江,杜锡勇,骆明儿. 高等学校化学学报. 2016(10)
[2]纳米限域的储氢材料[J]. 邹勇进,向翠丽,邱树君,褚海亮,孙立贤,徐芬. 化学进展. 2013(01)
[3]LiBH4-X（X=O,F和Cl）体系解氢性能的第一原理计算[J]. 李闯,周惦武,彭平,万隆. 化学学报. 2012(01)
本文编号：3431340
【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】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
部分氢化物的储氢密度[12]
重要的作用[105]，而最终产物NbB2则被证实对体系的吸放氢循环性能有催化作用[106]。通过添加TiO2原位生成的LixTiO2可以催化Li-Mg-B-H体系放氢过程，并获得更好的可逆性能[107]。不同形式的碳材料也作为催化剂或限域材料被证实可以通过催化Li-Mg-B-H体系或降低体系颗粒尺寸来改善体系的储氢性能[108-111]，而将过渡金属催化剂与碳材料结合也可以使Li-Mg-B-H体系储氢性能获得进一步提升[112-116]。Xian等[117]通过直接添加过渡金属Ti和C的复合层状材料，改善了Li-Mg-B-H体系的放氢动力学性能和可逆储氢性能。图2.9LiBH4、MgH2及2LiBH4/MgH2体系的焓变示意图Fig.2.9SchematicenthalpydiagramofLiBH4,MgH2and2LiBH4/MgH2system
目前只有液态储氢技术能达到表1.1中的大部分要求,但低温液化存储由于耗能多、安全性差,无法满足大规模商业化应用车载储氢系统的技术需求。20世纪70年代初,LaNi5和MgNi2储氢合金的出现,激发了学术界和工业界的广泛兴趣[4,5],但由于储氢合金的组成元素原子量通常很大,这使得储氢合金整体质量储氢密度小于2 wt%,无法满足车载储氢系统的容量性能要求。随后Bogdanovi?与Schwickarde利用Ti(OBu)4催化NaAlH4的固相反应,在200°C和150 bar氢压条件下获得了4 wt%的可逆储氢容量[6]。这一发现使固态储氢材料的研究向轻质、复杂氢化物储氢体系发展,其中主要包括了金属氢化物、配位氢化物以及化学氢化物等[7-11]。图1.1为当前主要研究的储氢材料及其对应的储氢容量性能[12],近十多年来,固态储氢材料的研究取得显著进展,高储氢容量,高效的储氢效率和安全的储氢方式使其具有广阔的发展前景,被认为最有可能满足DOE需求的储氢技术。1.2.2 固态储氢材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]h-BN负载纳米NbH对LiBH4放氢性能的协同改性作用[J]. 屠国平,何剑灵,肖学章,陈立新,任钱江,杜锡勇,骆明儿. 高等学校化学学报. 2016(10)
[2]纳米限域的储氢材料[J]. 邹勇进,向翠丽,邱树君,褚海亮,孙立贤,徐芬. 化学进展. 2013(01)
[3]LiBH4-X（X=O,F和Cl）体系解氢性能的第一原理计算[J]. 李闯,周惦武,彭平,万隆. 化学学报. 2012(01)
本文编号：3431340
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