石墨烯負(fù)載非貴金屬催化劑對(duì)硼氫化物產(chǎn)氫性能的影響.pdf

1、硼氫化物是一類儲(chǔ)氫密度很高的固態(tài)化合物，其中硼氫化鈉(NaBH4，10.7 wt.％)和氨硼烷(NH3BH3，19.6 wt.%)具有較好的穩(wěn)定性，合適催化劑作為硼氫化物水解放氫反應(yīng)的開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制反應(yīng)條件，可以對(duì)水解放氫進(jìn)行有效控制。本文研究了復(fù)合型過(guò)渡金屬催化劑的制備和對(duì)硼氫化物水解放氫性能的影響，同時(shí)研究了制備的多種新型過(guò)渡金屬催化劑在不同條件下對(duì)硼氫化物水解產(chǎn)氫的影響。
　　采用水熱法制備了三維結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯(3DGO)

2、，兼?zhèn)涠S氧化石墨烯表面的官能團(tuán)和三維立體結(jié)構(gòu)。用化學(xué)還原法制備了催化劑Co@3DGO，微觀結(jié)構(gòu)表明Co顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象減少，粒徑由40-50 nm減小到20 nm左右。在298K下，NaBH4產(chǎn)氫速率可達(dá)到4394 mLH.min-1.gM-1。反應(yīng)活化能僅為37.43 kJ?mol-1。研究發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)反應(yīng)處于較高產(chǎn)氫速率時(shí)，伴有大量氣泡從催化劑表面產(chǎn)生，這些氫氣泡迅速膨脹對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)有很大的影響，導(dǎo)致催化劑金屬的團(tuán)聚和載體結(jié)構(gòu)的坍塌

3、。因此，NaOH濃度在0.25 M~0.05 M范圍內(nèi)，催化劑的循環(huán)性能隨著NaOH濃度的減小而增加。在活性組分中增加另一種過(guò)渡金屬 Mo，用化學(xué)還原法將 Co2+和 Mo6+兩種離子共還原到3DGO上。由于雙金屬的共同作用，當(dāng)Co和Mo的摩爾比為7:3時(shí)，Co0.7Mo0.3@3DGO水解NaBH4活性最高，在相同條件下比Co@3DGO的活性高1.6倍，可達(dá)到7023.3mLH.min-1.gM-1，反應(yīng)活化能僅為35.6 kJ?mo

4、l-1。
　　為了增加氧化石墨烯表面的缺陷，使其更好地錨定催化劑的活性組分，用氧化物刻蝕法制備了多孔改性氧化石墨烯(PGO)。以 PGO為載體引入催化劑中，制備了催化劑Co@PGO，催化NaBH4的產(chǎn)氫速率可以達(dá)到5955 mLH.min-1.gM-1，NaBH4水解反應(yīng)活化能為55.2 kJ?mol-1。循環(huán)5次后，催化劑活性為第1次的72.9%。催化NH3BH3水解放氫速率可達(dá)10730.9mLH.min-1.gM-1，AB水