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)和利用與氫相關的新能源和研究節(jié)能材料已經被許多國家列為重點研究的內容。為了能達到美國能源部車載儲氫技術的要求，我們必須開發(fā)出一種高體積能量密度和高質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外配位輕金屬氫化物儲氫材料研究進展的基礎上，確定以NaAlH4作為研究對象進行相關的分析研究。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械球磨法制備摻雜TiB2的NaA1H4復合物，并運用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，對復合物體系的微結構、儲氫性能及其催化作用機制進行了系統(tǒng)的分析研究。研究內容主要包括以下三個方面：合成條件(球磨時間，氫壓，起始反應物的配比，催化劑添加量等)對NaAlH4合成的影響

3、；TiB2催化NaAlH4復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機理的研究。
　　 對利用在低壓氫氣氛下機械球磨(NaH/A1+固相合成的TiB2)合成的NaAlH4復合物的微結構與儲氫性能的研究表明：合成條件如球磨時間、氫氣壓力、起始反應物的摩爾比和催化劑量等對復合物的微結構和儲氫性能影響顯著。實驗結果表明，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的機械球磨時間；氫氣壓力越高，NaAlH4的合成效率也越高；NaAlH4的產率隨著起始反應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)時達到最大產率78wt.%；而當配料比增加到1.5:1時，得不到純相的NaAlH4，復合物中還含有少量的Na3AlH6，而且NaAlH4的產率下降到69wt.%；降低催化劑的添加量，NaAlH4的產率顯著提高，添加4mol%固相合成的TiB2催化

5、劑，NaAlH4的產率可高達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℃時的放氫量能達到5.53wt.%。此外，固相合成的TiB2催化劑催化合成的TiB2-NaAlH4復合物顯示了很好的低溫放氫性能，起始放氫溫度降低到70℃。復合物