低溫固相合成TiB2催化NaAlH4制備及性能研究.pdf

1、面對石油資源的日漸匱乏和生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力，利用氫能這一清潔能源取代以石化燃料為基礎(chǔ)的現(xiàn)有能源已成為全球的共識。因此，開發(fā)和利用與氫相關(guān)的新能源和研究節(jié)能材料已經(jīng)被許多國家列為重點(diǎn)研究的內(nèi)容。為了能達(dá)到美國能源部車載儲氫技術(shù)的要求，我們必須開發(fā)出一種高體積能量密度和高質(zhì)量能量密度的配位輕金屬氫化物儲氫材料。本文在全面綜述國內(nèi)外配位輕金屬氫化物儲氫材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，確定以NaAlH4作為研究對象進(jìn)行相關(guān)的分析研究。利用低溫固相合成

2、法制備的TiB2作為催化劑，NaH和A1粉為原材料，在氫氣氛中采用高能機(jī)械球磨法制備摻雜TiB2的NaA1H4復(fù)合物，并運(yùn)用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、TPD以及PCT測試等多種分析測試方法，對復(fù)合物體系的微結(jié)構(gòu)、儲氫性能及其催化作用機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究。研究內(nèi)容主要包括以下三個方面：合成條件(球磨時間，氫壓，起始反應(yīng)物的配比，催化劑添加量等)對NaAlH4合成的影響

3、；TiB2催化NaAlH4復(fù)合物儲氫性能的研究；TiB2催化劑對NaAlH4的合成及其吸放氫反應(yīng)機(jī)理的研究。
　　 對利用在低壓氫氣氛下機(jī)械球磨(NaH/A1+固相合成的TiB2)合成的NaAlH4復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)與儲氫性能的研究表明：合成條件如球磨時間、氫氣壓力、起始反應(yīng)物的摩爾比和催化劑量等對復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)和儲氫性能影響顯著。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著球磨時間的增加，NaAlH4的合成效率明顯提高，添加固相合成的TiB2催化劑可以明顯

4、縮短合成NaAlH4的機(jī)械球磨時間；氫氣壓力越高，NaAlH4的合成效率也越高；NaAlH4的產(chǎn)率隨著起始反應(yīng)物配料比的增加而增大，在NaH和A1配料比是1.4:1(摩爾比，8mol％TiB2)時達(dá)到最大產(chǎn)率78wt.%；而當(dāng)配料比增加到1.5:1時，得不到純相的NaAlH4，復(fù)合物中還含有少量的Na3AlH6，而且NaAlH4的產(chǎn)率下降到69wt.%；降低催化劑的添加量，NaAlH4的產(chǎn)率顯著提高，添加4mol%固相合成的TiB2催化

5、劑，NaAlH4的產(chǎn)率可高達(dá)89wt.%。
　　 對用低溫固相合成的TiB2催化劑催化NaAlH4的儲氫性能的研究表明：添加低溫固相合成TiB2的市售NaAlH4相較于未添加TiB2的市售NaAlH4具有更好的放氫性能。添加低溫固相合成TiB2的市售NaAlH4在190℃時的放氫量能達(dá)到5.53wt.%。此外，固相合成的TiB2催化劑催化合成的TiB2-NaAlH4復(fù)合物顯示了很好的低溫放氫性能，起始放氫溫度降低到70℃。復(fù)合物