低温固相合成tib2催化naalh4制备及性能的研究

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1、摘要面对石油资源的日渐匮乏和生态环境恶化的双重压力，利用氢能这一清洁能源取代以石化燃料为基础的现有能源已成为全球的共识。因此，开发和利用与氢相关的新能源和研究节能材料已经被许多国家列为重点研究的内容。为了能达到美国能源部车载储氢技术的要求，我们必须开发出一种高体积能量密度和高质量能量密度的配位轻金属氢化物储氢材料。本文在全面综述国内外配位轻金属氢化物储氢材料研究进展的基础上，确定以NaAII-14作为研究对象进行相关的分析研究。利用低温固相合成法制备的TiB2作为催化剂，Nail和砧粉为原材料，在氢气

2、氛中采用高能机械球磨法制备掺杂TiB2的NaAlH,复合物，并运用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、TPD以及PCT测试等多种分析测试方法，对复合物体系的微结构、储氢性能及其催化作用机制进行了系统的分析研究。研究内容主要包括以下三个方面：合成条件(球磨时间，氢压，起始反应物的配比，催化剂添加量等)对NaAII-14合成的影响；TiB2催化NaAII-14复合物储氢性能的研究；TiB2催化剂对N啦!H4的合成及其吸放氢反应机理的研究。对利用在低

3、压氢气氛下机械球磨(NaH／A1+固相合成的TiB2)合成的NaAII-14复合物的微结构与储氢性能的研究表明：合成条件如球磨时间、氢气压力、起始反应物的摩尔比和催化剂量等对复合物的微结构和储氢性能影响显著。实验结果表明，随着球磨时间的增加，NaAII-14的合成效率明显提高，添加固相合成的TiB2催化剂可以明显缩短合成NaAIH4的机械球磨时间；氢气压力越高，NaAlH4的合成效率也越高；NaAII-14的产率随着起始反应物配料比的增加而增大，在Nail和Al配料比是1．4：1(摩尔比，8m01％T

4、iB2)时达到最大产率78叭．％；而当配料比增加到1．5：1时，得不到纯相的NaAII-I,，复合物中还含有少量的NaaAlH6，而且NaAlI-I,的产率下降到69叭．％；降低催化剂的添加量，NaA任h的产率显著提高，添加4m01％固相合成的TiB2催化剂，NaAII-14的产率可高达89叭．％。对用低温固相合成的TiB2催化剂催化NaAII-14的储氢性能的研究表明：添加低温固相合成TiB2的市售NaAlH4相较于未添加TiB2的市售N蛆lH4具有更好的放氢性能。添加低温固相合成TiB2的市售Na

5、AII-I,在190oC时的放氢量能达到5．53叭．％。此外，固相合成的TiB2催化剂催化合成的TiB2．NaAlH4复合物显示了很好的低温放氢性能，起始放氢温度降低到70℃。复合物的放氢速率和放氢容量也都随着放氢温度的提高而增加。90℃时的最大放氢量为3．07叭．％。最后，对其作用机制进行了分析，低温固相合成的TiB2催化剂催化制备NaAII-14复合物摘要的催化机理为：TiB2等活性物质颗粒富集在NaH／Al复合物的基体表面，作为NaAlI-h可逆吸、放氢的催化活性位点，对TiB2fNaAlH4体

6、系的吸放氢过程有很好的催化作用，使NaAlH4配位氢化物的合成效率和可逆吸放氢性能得到了明显提高。关键词：NaAlH4，储氢材料，低温固相合成，TiB2IlAbstractWiththepressureofthedeficiencyofoilresourcesandthedeteriorationofecologicalenvironment，hydrogenasakindofcleanfuelSOurCeSreplacestheexistingenergybasedonfossilfuelsthat

7、hasattractedgreatattentionallOVertheworld丽mgreatdevelopmentpotential．Therefore，thedevelopmentandutilizationofnewenergytechnologyandenergy-savingmaterialshavebecomeanimportantresearchcontentformanycountries．InordertomeettherequirementsofUSDepartmentofEne

8、rgyforonboardfuelCellvehicle，itisimportanttodeveloplightweightsolid-statehydrogenstoragematerialswitll1lighvolumetricandgravimctricenergydensities．Basedonthereviewoftheresearchanddevelopmentoflightweightsolid—statehydrogenstorage