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镍基硼氢化钠制氢催化剂的研究

作　者: 聂勉
导　师: 黄永民
学　校: 华东理工大学
专　业: 物理化学
关键词: NaBH4 Ni-B Ni-Fe-B 催化剂 产氢速率
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要


能源对人类社会的发展至关重要。在化石能源即将消耗殆尽的情况下,对新型可再生能源的研究迫在眉睫。氢能是公认的清洁能源,它的燃烧只消耗氧气并且只生成唯一的产物——水。氢能的发展利用还存在着一些技术上的问题,最重要的是氢的储运。硼氢化钠是很有前途的储氢材料,因为NaBH4本身无毒、不可燃,其水解产物偏硼酸钠也对环境无害,并且从理论上可以回收重新制备硼氢化钠。硼氢化钠水解产氢的关键是催化剂技术,虽然贵金属催化剂有良好的催化作用,但因为其成本太高无法大规模应用,因此有必要研究非贵金属催化剂。本文在前人研究的基础上,主要做了以下工作：研究了制备条件对Ni-B催化剂性能的影响,包括不同前驱体形式、制备温度、还原剂用量、还原剂浓度等。选择最佳制备条件制备Ni-B催化剂,采用XRD、SEM、BET等手段对其进行了表征并对论了Ni-B催化剂催化NaBH4水解产氢的动力学,包括NaBH4、NaOH浓度、反应温度、催化剂用量的影响。研究了制备条件对Ni-Fe-B催化剂性能的影响,包括制备温度、Fe/(Ni+Fe)摩尔比、还原剂用量、还原剂浓度等。结果表明在高温下制备的催化剂活性明显高于低温下制备的催化剂,最佳Fe/(Ni+Fe)摩尔比为30%,讨论了Ni-Fe-B催化剂催化NaBH4水解产氢的动力学,包括NaBH4、NaOH浓度、反应温度的影响。组装了对氢气流的碱雾分离装置,每隔24小时对溶液的pH值和电导率进行了测定,评价了碱雾分离装置的除碱效果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-30
  1.1 引言  10-12
  1.2 氢能  12-19
    1.2.1 氢的制取  13-14
    1.2.2 氢的储存  14-16
    1.2.3 硼氢化钠储氢  16-19
  1.3 燃料电池  19-23
    1.3.1 燃料电池的原理  20
    1.3.2 燃料电池的分类  20-23
    1.3.3 燃料电池的应用  23
  1.4 硼氢化钠催化水解制氢  23-28
    1.4.1 催化剂制备方法  23-26
    1.4.2 硼氢化钠水解制氢催化剂的研究现状  26-27
    1.4.3 硼氢化钠水解制氢技术存在的问题  27-28
  1.5 本课题的研究意义  28-30
第2章 实验部分  30-38
  2.1 实验中所用试剂及仪器  30
    2.1.1 试剂  30
    2.1.2 仪器  30
  2.2 催化剂的制备  30-32
    2.2.1 Ni-B催化剂的制备  30-31
    2.2.2 Ni-Fe-B催化剂的制备  31-32
  2.3 催化产氢实验  32-35
    2.3.1 Ni-B催化剂  33-34
    2.3.2 Ni-Fe-B催化剂  34-35
  2.4 催化剂的表征  35-36
    2.4.1 X-射线衍射(XRD)  35
    2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)  35
    2.4.3 能谱(EDS)  35
    2.4.4 比表面(BET)  35-36
    2.4.5 同步辐射分析(EXAFS)  36
    2.4.6 动态光散射(DLS)  36
  2.5 碱雾分离实验  36-38
第3章 Ni-B催化剂  38-51
  3.1 引言  38
  3.2 制备条件的影响  38-43
    3.2.1 不同前驱体  38-41
    3.2.2 制备温度的影响  41-42
    3.2.3 还原剂的用量  42
    3.2.4 还原剂浓度的影响  42-43
  3.3 动力学  43-49
    3.3.1 硼氢化钠浓度  44-46
    3.3.2 氢氧化钠浓度  46-47
    3.3.3 催化剂的质量  47-48
    3.3.4 反应温度  48-49
  3.4 本章小结  49-51
第4章 Fe掺杂的Ni-B催化剂  51-69
  4.1 引言  51-52
  4.1 Ni-Fe-B催化剂  52-60
    4.1.1 制备温度对Ni-Fe-B催化剂的影响  52-53
    4.1.2 不同Fe/(Ni+Fe)摩尔比对Ni-Fe-B催化剂的影响  53-59
    4.1.3 不同还原剂用量对Ni-Fe-B催化剂的影响  59
    4.1.4 还原剂浓度对Ni-Fe-B催化剂的影响  59-60
  4.2 30%Fe/(Ni+Fe)催化剂的动力学研究  60-67
    4.2.1 NaBH_4浓度  60-63
    4.2.2 NaOH浓度的影响  63-64
    4.2.3 催化剂质量  64-65
    4.2.4 温度的影响  65-67
  4.3 本章小结  67-69
第5章 碱雾分离  69-74
  5.1 引言  69-70
  5.2 结果与讨论  70-73
  5.3 本章小结  73-74
第6章 结论与展望  74-76
参考文献  76-86
硕士期间发表的论文  86-87
致谢  87

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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