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1、NaAlH4作為輕金屬配位氫化物的典型代表,是新型儲(chǔ)氫材料的研究熱點(diǎn)之一,但是依然存在吸放氫溫度過(guò)高、動(dòng)力學(xué)緩慢、循環(huán)穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。本文選擇NaAlH4作為研究對(duì)象,在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,通過(guò)探索不同的制備工藝,可控制備出納米尺度的RE-Al系列稀土-鋁催化劑,然后采用反應(yīng)球磨法原位合成RE-Al摻雜催化的NaAlH4儲(chǔ)氫體系,并運(yùn)用Sievert吸放氫測(cè)試技術(shù)以及差熱掃描分析(DSC)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射
2、電鏡(TEM)等分析手段,系統(tǒng)分析了納米R(shí)E-Al催化劑的制備及摻雜對(duì)NaAlH4體系儲(chǔ)氫性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。
對(duì)CeAl4催化劑的制備工藝探索表明,使用反應(yīng)球磨法和熱處理合成法均可制備出納米尺度的CeAl4顆粒,對(duì)比上述兩種方法所制備催化劑的產(chǎn)率、純度、顆粒尺寸與均勻性,以及對(duì)NaAlH4體系的催化效率,本文選定熱處理合成法作為后續(xù)研究的RE-Al催化劑的制備方法。以NaH粉、Al粉為原料,混合4mol%納米CeAl4作為
3、催化劑,在3.0MPa氫氣氛圍中反應(yīng)球磨120h,能夠成功制備出CeAl4摻雜的NaAlH4體系樣品。研究表明,納米CeAl4摻雜能顯著改善NaAlH4體系的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能,體系的初始放氫溫度為80℃,整個(gè)放氫過(guò)程在170℃下10min內(nèi)基本完成;同時(shí)具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。動(dòng)力學(xué)模型分析表明,CeAl4摻雜NaAlH4體系的第一步和第二步放氫反應(yīng)均有二維相界面擴(kuò)散模型控制。
采用熱處理合成法進(jìn)一步制備了一系列納米R(shí)E-Al(
4、RE=La,Pr,Nd,Sm)催化劑,對(duì)比分析了它們對(duì)NaAlH4體系儲(chǔ)氫性能的催化效果。結(jié)果表明,熱處理合成法適用于制備La、Ce、Pr、Nd、Sm等系列稀土-鋁的納米催化劑,顆粒尺寸分布均勻,大小在幾十個(gè)納米左右。以NaH、Al粉為原料,RE-Al為摻雜催化劑,能夠制備出純度較高的RE-Al摻雜NaAlH4樣品。所有的RE-Al摻雜NaAlH4體系都表現(xiàn)出良好的催化活性,都能有效降低NaAlH4吸放氫溫度,改善吸放氫動(dòng)力學(xué),同時(shí)具有
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