铁系纳米合金的合成及催化制氢性能的研究

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1、Fe-Ni-B-O纳米合金的合成及其催化制氢性能的研究董国君收稿日期：2005-02-22。收修改稿日期：*通讯联系人。E-mail：dgj1129@163.com第一作者：董国君，男，41岁，副教授；研究方向：材料化学。张杰张密林（哈尔滨工程大学化工学院，哈尔滨　150001）摘要：本文以KBH4为还原剂，在分散剂聚乙二醇(PE)存在下，于水相中还原Fe2+、Ni2+混合溶液得到黑色粉末，通过氢化还原得到纳米合金。TEM结果表明该合金具有须状结构，长度为200~400nm，直径2~4nm。元素分析结果表明该合金为Fe-Ni-B-O纳米合金，Fe、Ni总量为8

2、6.6%，B含量为5.08%。实验结果表明该合金对KBH4水解析氢具有优良的催化作用，尤其当pH=8时，KBH4水解析氢产率接近100%。可为燃料电池提供氢源。关键词：纳米合金；组份分析；催化性能；析氢中图分类号：O614.81文献标识码:A文章编号:Fe-Ni-B-ONano-Alloy:PreparationandCatalyticPerformanceforHydrogenProductionfromKBH4DONGGuo-Jun*　ZHANGJie　ZHANGMin-Lin（CollegeofChemicalEngineering，HarbinEngi

3、neeringUniversity，Harbin150001）Abstract：PreparationandcatalyticperformanceofFe-Ni-B-Onano-alloyhavingcrystal-palpusstructurehasbeenstudied.BlackpowderwassynthesizedbyreducingmixturesolutionofFe2+,Ni2+withKBH4asreducerandpolyethyleneglycolasdispersant.Fe-Ni-B-Onano-alloyofcrystal-pal

4、pusstructurewasobtainedafterhydrogenreductionofblackpowder.TEMshowsthatcrystal-palpuslengthis200~400nm,diameteris2~4nm.Theanalytic11resultsindicatethatthecontentofFeandNiis86.6%,Bis5.08%.Thealloyexhibitsexcellentcatalyticperformance.Hydrogengenerationratecanapproach100%especiallywhe

5、npHis8.Sincethenano-alloycatalystisinexpensiveandeasytoprepare,itcanprovidehydrogenforfuelbattery.Keywords:nano-alloy；elementanalysis；catalyzingcharacteristic；hydrogenproduction0引言从液相中合成铁系元素及其合金纳米金属微粉，一般是用硼氢化物[1][2][3][4]、水合肼、次磷酸钠等强还原剂将低价的Fe2+、Co2+、Ni2+还原为金属微粉。为促进还原反应，较有效的方法是采用超声波激活

6、，即所谓的声化学法。声化学法首先由Suslick及其同事开创[5]，将Fe(CO)5溶解于烃类非水体系溶剂（如煤油）中，然后采用超声激活，在局部高温，即所谓“热斑”作用下，Fe(CO)5分解得到金属铁粒子。其后，声化学由Gibson等[6]发展成在超声激活下用水合肼还原低价的Fe2+、Co2+、Ni2+，合成铁系金属粉。最近，Sun等[7]发展了一种新的从液相中还原合成铁系金属微粒的方法，在高聚物稳定剂保护下，利用超临界流体快速扩散的特点，以硼氢化物为还原剂，合成Fe、Co、Ni纳米团簇。另外，Gardenas等[8]采用溶剂化的金属原子与苯乙烯单体，在过氧化

7、苯甲酰（BPO）引发剂引发下，共聚合成Fe、Co、Ni的10nm左右团簇金属微粉。上述报道方法合成的均为球型纳米合金粉末，具有须状结构的铁系纳米金属微粒的研究尚未见报导，本文用液相还原法合成了须状结构的Fe-Ni纳米合金微粉。随着地球生态环境的恶化，石油资源的减少，环境和能源问题为世人所关注。氢能是清洁能源，它可以直接用于内燃机，或者作为各种燃料电池的燃料来驱动车辆或作为其他用途的能源。以氢气为燃料的燃料电池汽车具有高能效、零排放的特点，代表了新一代汽车的发展方向。戴姆勒—克莱斯勒公司推出的燃料电池概念车－“钠”11概念车曾引起人们的热切关注，它采用新型供氢技

8、术—硼氢化钠水解制氢[9]。硼氢化钠的