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化学镀制备Co基催化剂及其催化硼氢化钠水解制氢的研究

作　者: 张晓伟
导　师: 陈军
学　校: 南开大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: Co-P/B催化剂 化学镀 NaBH4水解 放氢
分类号: TQ116.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


为了克服未来能源短缺和环境污染问题,大力发展和利用氢能的技术具有重要作用。燃料电池作为氢能利用的有效载体,可以将氢气和大气中的氧气结合转化成电能。但是,氢气作为燃料电池的燃料也存在许多困难,主要是缺乏安全、高效的储氢技术和便捷的供氢方式。硼氢化钠理论含氢量高(10.6wt%)、碱性溶液中较稳定、环境友好、副产物可利用。硼氢化钠(NaBH4)水解放氢是一种轻便、实用的新型氢气发生技术。在催化剂的作用下,高纯度的氢气可从碱性硼氢化钠溶液中可控的释放。贵金属如Pt、Ru对硼氢化钠水解有较高的催化活性。但是贵金属催化剂昂贵的价格和有限的储量限制了它们的广泛应用。因此,研究价格低廉、性能优异的硼氢化钠水解催化剂十分必要。本文围绕Co基催化剂的制备、表征、性能开展研究,主要内容如下：(1)以Cu片为基底,通过化学镀的方法成功制备了Co-P、Co-B催化剂,详细研究了其制备条件(pH值、还原剂浓度、化学镀时间、温度)对催化剂形貌、组成和结构的影响,并且考察了不同制备条件对Co-P沉积速率的影响。(2)将所制备的Co-P、Co-B催化剂应用于催化硼氢化钠水解制氢研究。性能测试结果表明：在pH值为12.5,NaH2PO2浓度为0.8M,化学镀的时间不多于6分钟的条件下,所制备的Co-P具有最佳催化活性,其放氢速率为1846mLmin-1 g-1。在pH值为12.5,NaBH4浓度为0.8 gL-1,温度为40℃的条件下,所制备的Co-B性能最优,放氢速率达到4218mL min-1 g-1。此外,所合成的催化剂展现出一定的循环使用性能。研究结果为廉价Co基合金催化剂在NaBH4水解制氢中的实际应用提供了实验基础。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章 绪论  12-29
  第一节 NaBH_4水解放氢原理  12-14
    1.1.1 氢能简介  12
    1.1.2 氢气的制备与存储  12-13
    1.1.3 NaBH_4水解放氢原理  13-14
  第二节 NaBH_4水解放氢催化剂研究  14-19
    1.2.1 贵金属催化剂  15-17
    1.2.2 非贵金属催化剂  17-19
  第三节 化学镀方法简介  19-23
    1.3.1 化学镀原理  20-21
    1.3.2 金属的催化活性  21
    1.3.3 基体的表面处理  21-23
    1.3.4 化学镀的工艺流程  23
  第四节 选题目的和意义  23-25
  参考文献  25-29
第二章 仪器与药品  29-33
  第一节 实验仪器与试剂  29
    2.1.1 实验仪器  29
    2.1.2 实验药品与试剂  29
  第二节 结构及形貌表征方法  29-30
  第三节 硼氢化钠水解放氢性能测试方法  30-32
  参考文献  32-33
第三章 Cu载Co-P催化剂的制备及催化NaBH_4水解放氢  33-49
  第一节 引言  33-34
  第二节 Co-P催化剂的制备及表征  34-40
    3.2.1 化学镀制备Co-P催化剂原理  34
    3.2.2 催化剂的制备及表征  34-40
  第三节 Co-P催化剂的催化性能  40-45
    3.3.1 pH的影响  41
    3.3.2 沉积时间的影响  41-42
    3.3.3 NaH_2PO_2浓度的影响  42-43
    3.3.4 Co-P催化剂的循环性能  43-44
    3.3.5 Co-P催化剂的活化能  44-45
  第四节 本章小结  45-47
  参考文献  47-49
第四章 Cu载Co-B催化剂的制备及催化NaBH_4水解放氢  49-62
  第一节 引言  49
  第二节 Co-B催化剂的制备及表征  49-54
    4.2.1 化学镀制备Co-B催化剂原理  49-50
    4.2.2 催化剂的制备及表征  50-54
  第三节 Co-B催化剂的催化性能  54-59
    4.3.1 pH值的影响  54-55
    4.3.2 NaBH_4浓度的影响  55-56
    4.3.3 合成温度的影响  56-57
    4.3.4 Co-B催化剂的循环性能  57
    4.3.5 Co-B催化剂的活化能  57-59
  第四节 本章小结  59-61
  参考文献  61-62
第五章 结论  62-63
致谢  63-64
个人简历  64
硕士期间发表论文  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本无机化学工业 > 工业气体 > 氢气
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