硼氢化物论文_闫静,田晓,赵宣,赵丽娟,杨艳春

导读:本文包含了硼氢化物论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:氢化物,氢化,燃料电池,晶态,金属,材料,阳极。

硼氢化物论文文献综述

闫静,田晓,赵宣,赵丽娟,杨艳春^[1]（2019）在《储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究进展》一文中研究指出直接硼氢化物燃料电池(DBFC)是一种可以直接将化学能转化成电能的新型燃料电池,该类电池因具有理论电压高、能量密度大、环境污染小等优点而备受关注。然而,在DBFC工作的过程中,BH_4~-容易发生水解而释放出氢气,导致实际转移的电子数目减少,燃料利用率降低,同时生成的氢气还会给电池带来隐患。研究表明,DBFC的性能很大程度取决于硼氢化物分子在DBFC阳极上发生的电化学反应,而阳极上的电化学反应又直接受阳极催化剂的控制。因此,阳极催化剂是影响DBFC电化学性能的关键因素。以往研究者们多采用贵金属单质(例如Au、Pt、Ag、Pd等)或贵金属合金作为DBFC阳极催化剂,也有的采用过渡金属(例如Ni)。贵金属催化剂具有优异的催化性能,但高昂的成本限制了它们的广泛应用。过渡金属成本较低,但其催化性能却不够突出。因此,阳极催化剂的选择是DBFC能否广泛应用的关键。近年来,具有可逆吸、放氢性能的储氢合金由于其特殊的储氢特性引起了DBFC研究者们的极大关注,他们将储氢合金用作DBFC阳极催化剂。研究表明,储氢合金除了具有与贵金属催化剂相类似的催化能力外,还能将DBFC工作过程中发生的水解副反应释放出来的氢吸附(或存储),并在一定条件下再将氢以电能的形式释放出来,从而提高了燃料的利用率。此外,储氢合金作为DBFC阳极催化剂,不仅降低了原材料成本,还抑制了水解副反应,从而提高了燃料的利用率,同时该合金在稳定性方面也有一定的优势。为进一步发挥储氢合金的催化性能,研究者们对储氢合金进行表面修饰、晶体结构改变、成分优化等多角度研究。理论和实验研究证明,储氢合金是一种具有应用潜力的DBFC非贵金属催化剂。本文在简要说明DBFC工作原理、介绍储氢合金吸放氢机理以及储氢合金作为DBFC阳极催化剂反应机制的基础上,综述了近年来储氢合金作为DBFC阳极催化剂的研究进展,特别对比了近年来研究比较多的AB_5型和AB_2型储氢合金作为DBFC阳极催化剂的性能。最后指出了储氢合金作为DBFC阳极催化剂存在的问题和未来发展趋势。(本文来源于《材料导报》期刊2019年13期）

阴雪利^[2]（2019）在《不同金属掺杂的NiB非晶态电极上硼氢化物的电催化氧化》一文中研究指出传统能源资源越来越紧缺,所以迫切需要开发一种可再生能源以满足现代社会持续发展。燃料电池是一种清洁、高效、安全的新型电源,以硼氢化钠(碱性溶液)为燃料的直接硼氢化物燃料电池是未来最有发展前途的能源装置。理论上,硼氢化钠电催化氧化过程中转移8个电子。然而,阳极上发生电氧化的同时还存在水解反应,导致硼氢化钠的氧化反应不能完全进行。水解反应不仅降低了燃料的利用率而且造成了安全隐患。所以,寻找一种成本低又具有高催化活性的阳极催化剂是直接硼氢化物燃料电池走向实用的关键所在。非晶态材料具有不饱和位点多和长程无序短程有序等特点,使其具有良好的催化性能,并且Ni基非晶态材料因制备过程简单、价格低廉而受到研究者的广泛关注。但在用作电极催化材料时,纳米级Ni基非晶态催化剂存在严重团聚现象使其催化性能降低。现有文献的研究结果证明,添加一种金属元素是改善团聚现象并且提高Ni基非晶态合金催化活性最为有效的方法之一。本文在NiB的基础上添加第二种金属M(Cu、Mo、Zn、Pt、Au),研究添加金属元素的NiB/C催化剂对BH_4~—的电氧化行为,探讨Cu、Mo元素加入量对NiB/C催化活性的影响,深入分析BH_4~—在镍基非晶态合金催化材料上的电氧化机理。首先,本实验采用化学还原法制备了Ni_1B_x(x=1、2、3、4)和Ni_1B_3M_(0.03)(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)纳米颗粒,通过XRD和SEM物理表征可知所制得Ni_1B_x(x=1、2、3、4),Ni_1B_3M_(0.03)(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)纳米颗粒呈球形且均为非晶态结构,其粒径大约50 nm。与Ni_1B_3纳米粒子相比,Ni_1B_3M_(0.03)(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)粒子有较好的分散性。运用循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)以及单电池性能测试等方法对制备的Ni_1B_x/C(x=1、2、3、4)和Ni_1B_3M_(0.03)/C(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)纳米颗粒进行电化学测试。从CV结果可以看出随着B含量的增加,Ni_1B_x/C催化剂的电催化活性先增加后减小,当Ni:B=1:3时Ni_1B_x/C对BH_4~—的电氧化催化作用最佳。当加入Cu、Mo、Zn、Pt、Au时,提高了Ni_1B_3/C催化剂对BH_4~—的电氧化作用,尤其是加入少量的Cu或Mo时Ni_1B_3M_(0.03)/C电氧化作用明显提高。基于此,本文制备了不同Cu或Mo含量的非晶态纳米颗粒,详细研究了Cu或Mo加入量对Ni_1B_3/C催化活性的影响。采用循环伏安、线性扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)等多种电化学测试技术对不同组分Ni_1B_3M_x/C(M=Cu或Mo)的电化学性能进行表征,发现Cu或Mo含量的多少直接影响Ni_1B_3M_x/C对BH_4~—的电氧化活性。随着Cu含量的增加,Ni_1B_3Cu_x/C催化剂的电氧化活性呈现先增加后减小的趋势,其中Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂具有最好的电氧化活性。通过LSV的实验结果计算出Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂的转移电子数为4.1。由EIS测试结果可知Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂的电荷转移电阻为4.937Ωcm~2,是Ni_1B_3/C催化剂的8倍。单电池性能测试中,Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂具有最大的功率密度(128.75 mW cm~(-2))。实验结果表明掺Cu提高了Ni_1B_3Cu_x/C的电催化活性。同样随着Mo含量的增加,Ni_1B_3Mo_x/C催化剂的电氧化活性先增加后减小,其中Ni_1B_3Mo_(0.05)/C催化剂的电氧化活性最好。Ni_1B_3Mo_(0.05)/C催化剂具有最大的氧化峰电流密度(53.5 mA cm~(-2)),并且对应的最大的功率密度最大(107.1 mW cm~(-2))。在非晶态NiB材料中加入第二种过渡金属Cu或Mo,可显着提高Ni_1B_3/C催化剂的电氧化活性,其原因如下:(1)加入Cu或Mo后使Ni_1B_3/C催化剂的电化学活性面积增大,促使BH_4~—的吸附量增大。(2)Cu或Mo的加入促进了电子的偏移,使B缺电子,对Ni和B产生协同作用,有利于硼氢化分子的吸附。(3)加入Cu或Mo元素后改善了颗粒的团聚现象,增大了催化剂的比表面积,暴露出更多的活性位点,有利于反应物的吸附和氧化。从而提高催化剂Ni_1B_3/C的电氧化活性。当Cu或Mo在Ni_1B_3M/C催化剂中的摩尔含量为2.2%或1.5%时对BH_4~—的电氧化效果达到最佳。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）

孟伟^[3]（2019）在《纳米钴基催化剂制备及催化硼氢化物水解制氢研究》一文中研究指出由于传统化石能源的日趋枯竭以及环境的不断恶化,寻找一种可替代的可再生能源则显得迫在眉睫。氢能作为一种新能源是解决能源危机的重要途径之一。氨硼烷,硼氢化钠作为储氢材料,具有储氢量高,安全,高效等特点,被认为是目前最有潜力的储氢方式之一。在有合适催化剂存在的条件下,他们可以通过水解实现氢气的制备。目前,贵金属催化剂虽因具有较高的催化活性,而被广泛应用于硼氢化物制氢体系,但由于其资源短缺,价格昂贵,限制了其实际使用。鉴于此,对非金属基催化剂催化硼氢化物制氢的研究则显得尤为重要。本文运用化学沉积法,在不同基底上成功制备了具有较好催化活性的Co基纳米催化材料,并对其催化硼氢化物水解制氢性能进行了研究,并通过XRD,ICP,SEM,TEM,XPS,AFM等手段对制备的材料进行了表征。其主要研究内容和结果如下:1.以铜片为基底,通过化学沉积法成功制备了纳米Co-B薄膜催化剂,并以氨硼烷(NH_3BH_3)为原料,对Co-B/铜片薄膜催化剂催化NH_3BH_3水解制氢性能进行了研究。通过优化镀液pH至9.5,制备的Co-B薄膜催化剂的粒径大小约为41.0 nm。结果表明,其催化NH_3BH_3水解放氢速率为5500.0 mL min~(-1) g~(-1),活化能为37.8 kJ mol~(-1)。经过5次循环测试后,其放氢速率为有缓慢的衰减,但仍未其初始值的79.1%。这说明,该催化材料具有较好的循环稳定性。2.以铜片为基底,通过化学沉积法成功地制备了纳米Co-Ni-B催化剂,并对其催化碱性硼氢化钠(NaBH_4)溶液水解放氢性能进行了研究。结果表明,当调节pH值至10.0时,形成了类垄状结构的Co-Ni-B纳米催化剂,这种独特的多级结构使得该催化剂具有较高的表面粗糙度以及较多的活性位点。在催化NaBH_4水解制氢过程中表现了很好的催化活性,其放氢速率为14778.1 mL min~(-1) g~(-1),活化能为42.8 kJ mol~(-1)。更重要的是,经过5次循环测试后,其放氢速率仍为初始值的87.9%。这说明,类垄状结构Co-Ni-B纳米催化剂因其较好的催化活性在NaBH_4水解制氢体系中具有较好的应用前景。3.以泡沫海绵为基底,通过化学沉积法成功制备了纳米Co-Mo-B薄膜催化剂,并研究pH值对纳米Co-Mo-B催化剂催化NH_3BH_3水解制氢性能影响。结果表明,当pH=11.0时,其催化NH_3BH_3水解放氢速率为5100 mL min~(-1) g~(-1),活化能为41.7 kJ mol~(-1)该值明显低于多数Ni基及Co基催化剂,甚至是贵金属基催化材料。根据SEM,TEM以及XPS测试结果推测,这种增强的催化活性可能是由于所制备催化材料的较小的晶粒尺寸以及Co,Mo和B叁种元素的协同效应。5次循环后放氢速率逐渐降低,为其初始值的61.9%,这说明Co-Mo-B薄膜催化剂的稳定性有待进一步提高。(本文来源于《沈阳师范大学》期刊2019-05-28）

吴岱丰^[4]（2019）在《金属硼氢化物氨合物的制备与性能调控》一文中研究指出氢能是一种清洁高效、绿色可再生的能源,是未来能源的主流发展方向。为了实现氢能的规模化应用,需要突破制氢、储/运氢、用氢等环节技术挑战。其中,开发一种高效安全的储氢方式是氢能应用所面临最为关键环节。本文以储氢材料硼氢化锆氨合物(Zr(BH_4)_4·8NH_3)作为研究对象,重点围绕改善与探索新的合成方法、降低其放氢温度、提高其放氢纯度等关键科学问题开展研究。综合运用了多元复合、催化剂添加和水解制氢等手段,旨在获得放氢温度合适、动力学性能良好的高容量可控放氢体系。通过采用X射线粉末衍射(XRD)、质谱(MS)、热重(TG)、傅里转换叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对Zr(BH_4)_4·8NH_3及其复合体系进行了表征分析,掌握其成分调控规律,揭示其热解核水解反应路径和机制,为实现氢能制储一体化提供理论依据。主要进行了以下叁方面探讨:首先,针对传统球磨法合成Zr(BH_4)_4·8NH_3制备成本较高以及只能在低温(<20 ~oC)下制备的缺点,对其合成方法进行了改进并尝试了新的制备工艺。为了降低球磨法制备Zr(BH_4)_4·8NH_3的成本以及提高安全性,利用化学性质相似而且更为便宜、稳定的NaBH_4替代传统方法中的原材料LiBH_4合成了Zr(BH_4)_4·8NH_3;在球磨法的基础上发展出球磨-蒸发冷凝法(BM-PVD),在常温下成功合成了Zr(BH_4)_4·8NH_3,拓展了Zr(BH_4)_4·8NH_3合成方法的适用范围;还尝试了在氨气中反应球磨合成Zr(BH_4)_4·8NH_3和用乙醚萃取通氨气的方法合成Zr(BH_4)_4·8NH_3。在NaBH_4替代原材料LiBH_4制备Zr(BH_4)_4·8NH_3的实验中发现,NaBH_4对Zr(BH_4)_4·8NH_3放氢性能有明显的促进作用。因此,通过手动研磨简易地制备了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4复合体系,采用TG-MS测试了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4复合体系的放氢性能,并通过XRD,FT-IR以及SEM等方法分析了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4复合体系的放氢机理。Zr(BH_4)_4·8NH_3具有较高的含氢量(14.1 wt.%),有作为水解制氢材料的潜力,因而对其水解制氢性能以及水解机理进行了探讨。以Zr(BH_4)_4·8NH_3为水解制氢材料,通过水解制氢测试仪器检测其水解制氢性能,并通过XRD,FT-IR以及SEM等方法分析水解制氢机理;通过改变水解的溶液成份,包括采用NaCl、MgCl_2、CoCl_2、Al(OH)_3等水溶液和制备少氨Zr(BH_4)_4·xNH_3(x<8)样品等方法调控其水解制氢性能。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-04-09）

姚转^[5]（2019）在《碱金属硼氢化物相变与热力学性能的理论研究》一文中研究指出人类社会经济的高速发展离不开各种巨量又高效的能源和通过其带动的生产机器,因此探索一种可不断再生且安全无污染的能源形式,是不断发展社会生产力并最终实现共产主义的不可或缺的必要条件。在各种新兴的能源之中,氢能源凭借着其较高比能量、可循环利用、对环境不产生额外污染等优点从而成为了最具发展潜力的未来能源之一。但是受限于氢元素的储存及其运输等技术问题,目前以氢元素为储能介质的设备的发展仍然存在的很大的困难。然而碱金属的配位硼氢化物因同时具备了储氢比容量高、合成原料来源广且便宜、便于运输及储存等优点,引起了众多研究人员对将其应用于实际工程生产中的研究热情。在此背景下,本文运用了基于第一性原理的密度泛函理论的方法对包括钠硼氢化物、钾硼氢化物、锂硼氢化物的各种热力学与电学性质进行了计算与分析,同样也对其掺杂之后的各种性质进行了计算,并与其未掺杂时的各种性质进行了比较,同时讨论了造成这些性质差异的微观机理。研究结果表明:(1)碱金属硼氢化物中硼氢四面体的转动能垒会随着外加压力的增大而增大,由此造成硼氢化物高温无序相形成更困难,相变温度也随之升高的现象,因此硼氢化物的相变温度和其相变压力成反比。(2)碱金属硼氢化物中金属离子的半径大小也会影响硼氢四面体的转动能垒大小,金属离子的半径越大,对硼氢四面体转动的阻碍也越大,因此该晶体所需的相变压力也会较低。(3)锂硼氢化物的高温相与低温相所具有的不同的熵随着掺杂浓度的增大而更容易趋近于一致,因此提高掺杂浓度将会使晶体的相变温度降低。(4)锂硼氢化物晶体的带隙大小会随着掺杂浓度的增大而减小,使得导带更易激发出更多的载流子,因此晶体的电导率会随着掺杂浓度的增大而大。(本文来源于《西北大学》期刊2019-04-01）

赵美男^[6]（2018）在《金属硼氢化物与碳材料的相互作用及其储能特性研究》一文中研究指出金属硼氢化物具有较高的含氢容量,可以作为优异的储氢介质,但其热稳定性较高限制了其实际应用。添加碳材料可以有效改善金属硼氢化物的储氢性能,这可能归因于纳米化、界面或者C的催化作用等。因此,本文在综述最新研究进展的基础上,选取石墨、单壁纳米碳管、多壁纳米碳管和石墨烯四种不同结构的碳材料,借助粉末X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱仪(EDS)、恒容-压力差Sievert法(PCT)、扫描电子显微镜(TEM)、循环伏安法(CV)、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等技术手段,系统研究了原位生成金属硼氢化物与不同碳材料的内在相互作用。并考察了碳材料对金属硼氢化物的储氢性能、以及金属硼氢化物对碳材料储电性能的影响。所得主要研究结果如下:(1)以石墨作为碳源,以LiBH_4和KCl为原位反应的反应物,通过添加石墨作为催化剂,通过机械球磨的方法。探究石墨对这类金属卤化物与LiBH_4会产生何种影响,通过比较各金属卤化物与Li BH_4产物的储氢性能得到石墨的添加在影响原位反应的同时会对材料的储氢性能产生的影响。结果表明碳材料对硼氢化物原位反应有促进作用,并且硼氢化物的储氢能力也得到显着提高。另一方面,硼氢化物的原位反应对碳材料具有解离效应。(2)以石墨粉(Graphite)、单壁纳米碳管(SWCNT)、多壁纳米碳管(MWCNT)、石墨烯(Graphene)作为复合体系的碳源,采用机械球磨的方法制备硼氢化物原位反应体系KCl+LiBH_4(下文以B代替)与碳材料质量比例为5:5的复合材料。对材料进行500℃下加热3个小时的热处理得到电极材料。并且通过对碳材料的电化学性能进行研究,探究出硼氢化物与金属卤化物的原位反应能够显着提高碳材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。(3)以石墨作为碳源,以LiBH_4和KCl为原位反应的反应物。将这种复合材料制作成锂离子电池的负极材料并通过调节硼氢化物原位反应体系中石墨的相对含量来研究硼氢化物原位反应对石墨电化学性能改善机制。探索出在碳材料和硼氢化物原位反应体系中,G/B=1:9材料的电化学性能最优。即复合体系中碳材料的相对含量越小,复合体系的电化学性能越好。(本文来源于《安徽工业大学》期刊2018-06-11）

熊欣^[7]（2018）在《直接硼氢化物燃料电池高效阳极催化剂的制备及性能》一文中研究指出由于具有理论开路电压高、比容量高、转换率高、燃料运输方便和储存安全等优点,直接硼氢化物燃料电池(DBFC)倍受人们的高度关注。虽然在理论上,BH4-的电化学氧化是8电子反应。而实际上,BH4-电化学氧化能释放的电子数决定于阳极催化剂的性能。DBFC的高效阳极催化剂不仅要活性高,而且还要能抑制BH4-的水解。非贵金属Ni用作DBFC的阳极催化剂具有催化电位低、极化小、价格低等优势。因此本文以非贵金属Ni为基,分别通过化学镀、电沉积、复合法(先进行电沉积再进行化学镀)来制备Ni基催化剂,并就制备方法、沉积液添加剂对Ni基催化剂性能的影响进行了系列研究。首先,采用化学镀、电沉积、复合法制备了不同的Ni基催化剂,通过SEM、XRD等技术研究表明:制备方法显着影响着Ni基催化剂的形貌。其中,复合法制备的Ni基催化剂具有最大的比表面,有利于增加催化剂与BH4-的接触面,增多催化活性位,提高BH4-电化学氧化性能。电化学研究发现:在复合法制备的Ni基催化剂作用下,BH4-氧化峰电流密度可高达71.5 m A/cm2,比化学镀镍催化剂作用下(9.4 m A/cm2)提高7.6倍;电沉积镍作用下提高1.5倍(48.5 m A/cm2)。而其放电效率可达74%,是化学镀镍催化剂作用下(11%)的6.8倍,电沉积镍作用下的3.2倍(23%)。研究还显示:在复合法制备的Ni基催化剂作用下,BH4-的电化学氧化反应阻抗最小。显然,复合法制备的Ni基催化剂显着提高了BH4-的电化学氧化性能,为大幅度改善DBFC性能奠定了实验基础。另外,论文也探究了稀土元素La对电沉积Ni基催化剂性能的影响。研究结果表明:沉积Ni基催化剂的性能随La Cl3的添加量呈先增后减的变化规律,最佳添加浓度为0.6 g/L。在添加适量La Cl3制备的沉积Ni基催化剂作用下,BH4-电化学氧化电流密度可达113 m A/cm2,是未添加La催化剂作用下的2倍多;放电效率为41%,比未添加La时提高了11%。且BH4-电化氧化反应的阻抗最小。(本文来源于《重庆大学》期刊2018-05-01）

王美春^[8]（2018）在《金属硼氢化物的制备及水解性能调控》一文中研究指出氢的高效制取和储存是氢能发展面临的主要问题。水解制氢因反应条件温和、氢气纯度高、对环境没有危害等优点而得到了极大的关注。金属硼氢化物由于具有高的理论水解放氢量而受到学者们的广泛重视,探索产氢量高、水解制氢性能优异的金属硼氢化物制氢材料具有十分重要的研究价值和现实意义。本文通过球磨方式制备了NaBH_4-ZnCl_2复合材料、NaZn(BH_4)_3和Mg(BH_4)_2及其氨合物并优化其水解制氢性能,实现了水解制氢性能的调控,阐明其水解反应机理,创制了对空气稳定、产氢量高、制氢动力学性能可调的水解制氢材料,在移动氢源系统具有潜在的应用价值。首先,本文将NaBH_4和ZnCl_2混合球磨制备了NaBH_4-ZnCl_2复合材料,检测了NaBH_4-ZnCl_2复合材料的水解制氢性能,通过优化ZnCl_2含量、球磨时间及温度对该复合材料水解制氢性能进行了有效调控。随着ZnCl_2质量分数的增加,NaBH_4-ZnCl_2复合材料的水解制氢速率逐渐增加,当ZnCl_2的质量分数为35 wt%时制氢量达到1964 m L/g。同时,本文也探讨了球磨时间以及温度对NaBH_4-ZnCl_2复合材料水解制氢性能的影响,采用Avrami-Erofeev方程拟合计算了复合材料的水解激活能,通过水解产物分析阐明了水解制氢的机理。基于NaBH_4-ZnCl_2复合材料中双金属硼氢化物NaZn(BH_4)_3的生成,且Zn两性金属属性可能会改善硼氢化钠水解所需的pH值进而调控其水解制氢性能,本文进一步尝试了双金属硼氢化物NaZn(BH_4)_3的合成及其水解和醇解制氢性能。NaZn(BH_4)_3的水解反应在5 min的制氢量为1740 mL/g,且在水解过程只释放高纯度的氢气,表现出优异的水解制氢性能和低温制氢性能。同时NaZn(BH_4)_3即使在-18oC与甲醇仍然发生反应,显示了良好的醇解制氢性能。基于NaZn(BH_4)_3的制氢速率很快和对空不稳定性,采用氨化的办法制备了氨合硼氢化物的方法获得了对空稳定且速率可调的氨合物。鉴于采用氨合硼氢化物的方法可以获得稳定的水解制氢材料,本文进一步探索了基于NaBH_4制备的具有更高水解制氢量的Mg(BH_4)_2,通过引入氨对Mg(BH_4)_2的对空稳定性和水解制氢性能进行调控。Mg(BH_4)_2水解反应在1 min内即可产生1700 m L/g H_2,制氢量达到3004 mL/g H_2,是目前报导的制氢量最大的水解制氢材料。也通过引入氨获得了氨合硼氢化物,有效调控了Mg(BH_4)_2的水解制氢速率和制氢量并提高了Mg(BH_4)_2的对空稳定性。(本文来源于《华南理工大学》期刊2018-04-27）

韩赟^[9]（2018）在《硼氢化物的合成与热解性能调控》一文中研究指出金属硼氢化物具有很高的含氢量,特别是轻金属硼氢化物的质量储氢密度以及体积储氢密度高,超过了能源部对于储氢材料在车载储氢上或者便携式能源上所要求的储氢量。金属硼氢化物是当前研究的重点和热点,也是最具有发展前景的储氢材料之一。但是,金属硼氢化物热解脱氢时普遍存在放氢温度较高、放氢动力学差以及放氢过程伴随有杂质气体放出等问题,从而限制了硼氢化物的商业化应用。而金属硼氢化物水解制氢过程并不可逆,硼氢化物的制备和再生成本是限制其大规模应用的关键难题。本文针对以上问题,开展金属硼氢化物水解产物的低成本再生和热解脱氢性能的改善。首先采用高能球磨的方法,以Ti系合金和氢化物作为还原剂,将NaBH_4水解的直接产物NaBO_2?2H_2O再生为NaBH_4。详尽探讨了球磨时间、球磨罐背底氢压、Ti系还原剂种类和TiAl_9/NaBO_2?2H_2O摩尔比等因素对NaBH_4产率的影响,并阐明了还原剂在反应过程中的变化过程。再生工艺参数优化表明,球磨时间、氢压和TiAl_9/NaBO_2?2H_2O摩尔比分别为10h、2MPa和1.3%时,NaBH_4产率为38.95%。接着,基于球磨过程中随着球磨时间的延长出现产率下降的现象,本文尝试了通过NaBH_4与Ti的氢化物以及钛铝合金混合球磨,以改善Na BH_4热解脱氢性能。通过MS和DSC分析,探讨了经3h球磨复合后,Ti的掺杂对NaBH_4热分解性能的影响。最后,基于阳离子替代采用Na BH_4球磨制成Mg(BH_4)_2,并进一步低温球磨合成了具有钙钛矿结构的富氢硼氢化物NH_4Mg(BH_4)_3。通过MS和DSC分析,探讨了阳离子替代对NH_4Mg(BH_4)_3热脱氢过程中杂质气体的抑制作用。此外,NH_4Mg(BH_4)_3的初始脱氢温度仅为60℃左右,根据基辛格方程计算其脱氢激活能为64.94 kJ/mol,动力学性能良好。另外,采用红外(FTIR)和核磁(NMR)表征表明NH_4Mg(BH_4)_3的脱氢过程可看作是NH_4BH_4和Mg(BH_4)_2的分别脱氢分解的过程。(本文来源于《华南理工大学》期刊2018-04-20）

高翔宇^[10]（2018）在《直接硼氢化物燃料电池非贵金属催化剂研究》一文中研究指出直接硼氢化物燃料电池(Direct Borohydride Fuel Cell,DBFC)是以硼氢化物的碱性溶液为燃料的一类燃料电池。由于其能量密度高,比容量和电池电压也较高的优势,吸引了很多人的研究兴趣。理论上,硼氢化物在阳极的完全电氧化为8电子过程,但实际上,由于硼氢化物易水解产生氢气,这不仅降低了电池的效率,而且产生的气泡对离子的传输有阻碍作用,给电池的结构设计带来困难。因此,开发具有高催化活性、低成本且能抑制硼氢化物水解的阳极催化剂十分重要。Co基化合物以独特的催化性质且价格低廉备受人们关注。作为典型的Co系化合物,Co_3O_4具有较大的比表面积,已在锂离子电池领域有所应用,但用于DBFC阳极催化剂尚未见报道。因此,本文首次将Co_3O_4用于DBFC阳极催化剂,并通过镀银来抑制硼氢化物的水解,以发现一种高效且廉价易得的催化剂。此外,基于之前的研究成果,将石墨烯量子点(GQDs)与聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)相掺杂,以提高PEDOT对氧还原反应的催化效果。具体研究内容如下:(1)分别以CoCl_2·6H_2O、Co(NO_3)_2·6H_2O和Co(Ac)_2·4H_2O为原料通过溶胶凝胶法制备Co_3O_4,并通过电化学表征及电池测试等手段研究了钴源对Co_3O_4催化性能的影响。结果表明,钴源不同并不影响Co_3O_4的结构,但会影响其形貌。由Co(NO_3)_2·6H_2O制得的Co_3O_4表现出最优的催化活性,电池的最高功率密度为62 m W·cm-2。由CoCl_2·6H_2O制得的Co_3O_4电子转移数最高,为7.06,接近理论值8,电池的比容量为735 m Ah·g-1。但是,由于水解反应的存在,电池的比容量远低于理论比容量(5.7 Ah·g-1)。(2)通过银镜反应为Co_3O_4镀银制得Co_3O_4@Ag,并较系统地研究了两种催化剂对催化KBH4电氧化性能以及镀银处理对KBH4水解的抑制作用。结果表明镀银后Co_3O_4晶粒尺寸有所增大;电化学测试说明Co_3O_4与Ag之间存在协同催化作用,Co_3O_4@Ag表现出较好的电催化活性与稳定性,所组装的电池的最高功率密度及比容量分别为55 m W·cm-2和971m Ah·g-1。比容量的提高说明了燃料的利用效率提高,即镀银可以有效地抑制KBH4的水解。Co_3O_4@Ag在DBFC中展现了良好的应用前景。(3)以CoSO_4·7H_2O和SnSO_4为原料在泡沫镍上制备Cox-Sn双金属催化剂并系统地研究该类型催化剂对硼氢化钾电氧化的促进作用。结果表明Co3-Sn双金属催化剂呈球形,尺寸分布为10-30 nm。电化学测试及电池测试说明催化剂的催化性能随着Co相对含量的增加而增加,同时Sn会抑制硼氢化钾的水解。Co3-Sn/Ni-foam催化的DBFC获得了最大功率密度,达158 m W·cm-2。恒流放电测试说明,DBFC比容量随着Co含量的增加而降低,但随着放电电流的增加而增加。这说明硼氢化物还存在一种与催化剂性能无关的水解,只有提高反应速率才能相对地抑制其进行。(4)以氧化石墨烯为原料,使用水热法制备GQDs。通过电聚合使GQDs与PEDOT相掺杂,制备GQDs@PEDOT并用于氧还原反应催化剂,较系统地研究了反应机理及催化活性。结果表明,GQDs与PEDOT之间的相互作用增加了PEDOT的催化能力。通过K-L方程计算得出,掺杂后氧还原反应最大转移电子数为3.57,接近理论值。同时催化剂的稳定性也有了一定的提升。(本文来源于《北方民族大学》期刊2018-03-01）

硼氢化物论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

传统能源资源越来越紧缺,所以迫切需要开发一种可再生能源以满足现代社会持续发展。燃料电池是一种清洁、高效、安全的新型电源,以硼氢化钠(碱性溶液)为燃料的直接硼氢化物燃料电池是未来最有发展前途的能源装置。理论上,硼氢化钠电催化氧化过程中转移8个电子。然而,阳极上发生电氧化的同时还存在水解反应,导致硼氢化钠的氧化反应不能完全进行。水解反应不仅降低了燃料的利用率而且造成了安全隐患。所以,寻找一种成本低又具有高催化活性的阳极催化剂是直接硼氢化物燃料电池走向实用的关键所在。非晶态材料具有不饱和位点多和长程无序短程有序等特点,使其具有良好的催化性能,并且Ni基非晶态材料因制备过程简单、价格低廉而受到研究者的广泛关注。但在用作电极催化材料时,纳米级Ni基非晶态催化剂存在严重团聚现象使其催化性能降低。现有文献的研究结果证明,添加一种金属元素是改善团聚现象并且提高Ni基非晶态合金催化活性最为有效的方法之一。本文在NiB的基础上添加第二种金属M(Cu、Mo、Zn、Pt、Au),研究添加金属元素的NiB/C催化剂对BH_4~—的电氧化行为,探讨Cu、Mo元素加入量对NiB/C催化活性的影响,深入分析BH_4~—在镍基非晶态合金催化材料上的电氧化机理。首先,本实验采用化学还原法制备了Ni_1B_x(x=1、2、3、4)和Ni_1B_3M_(0.03)(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)纳米颗粒,通过XRD和SEM物理表征可知所制得Ni_1B_x(x=1、2、3、4),Ni_1B_3M_(0.03)(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)纳米颗粒呈球形且均为非晶态结构,其粒径大约50 nm。与Ni_1B_3纳米粒子相比,Ni_1B_3M_(0.03)(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)粒子有较好的分散性。运用循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)以及单电池性能测试等方法对制备的Ni_1B_x/C(x=1、2、3、4)和Ni_1B_3M_(0.03)/C(M=Cu、Mo、Zn、Pt、Au)纳米颗粒进行电化学测试。从CV结果可以看出随着B含量的增加,Ni_1B_x/C催化剂的电催化活性先增加后减小,当Ni:B=1:3时Ni_1B_x/C对BH_4~—的电氧化催化作用最佳。当加入Cu、Mo、Zn、Pt、Au时,提高了Ni_1B_3/C催化剂对BH_4~—的电氧化作用,尤其是加入少量的Cu或Mo时Ni_1B_3M_(0.03)/C电氧化作用明显提高。基于此,本文制备了不同Cu或Mo含量的非晶态纳米颗粒,详细研究了Cu或Mo加入量对Ni_1B_3/C催化活性的影响。采用循环伏安、线性扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)等多种电化学测试技术对不同组分Ni_1B_3M_x/C(M=Cu或Mo)的电化学性能进行表征,发现Cu或Mo含量的多少直接影响Ni_1B_3M_x/C对BH_4~—的电氧化活性。随着Cu含量的增加,Ni_1B_3Cu_x/C催化剂的电氧化活性呈现先增加后减小的趋势,其中Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂具有最好的电氧化活性。通过LSV的实验结果计算出Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂的转移电子数为4.1。由EIS测试结果可知Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂的电荷转移电阻为4.937Ωcm~2,是Ni_1B_3/C催化剂的8倍。单电池性能测试中,Ni_1B_3Cu_(0.09)/C催化剂具有最大的功率密度(128.75 mW cm~(-2))。实验结果表明掺Cu提高了Ni_1B_3Cu_x/C的电催化活性。同样随着Mo含量的增加,Ni_1B_3Mo_x/C催化剂的电氧化活性先增加后减小,其中Ni_1B_3Mo_(0.05)/C催化剂的电氧化活性最好。Ni_1B_3Mo_(0.05)/C催化剂具有最大的氧化峰电流密度(53.5 mA cm~(-2)),并且对应的最大的功率密度最大(107.1 mW cm~(-2))。在非晶态NiB材料中加入第二种过渡金属Cu或Mo,可显着提高Ni_1B_3/C催化剂的电氧化活性,其原因如下:(1)加入Cu或Mo后使Ni_1B_3/C催化剂的电化学活性面积增大,促使BH_4~—的吸附量增大。(2)Cu或Mo的加入促进了电子的偏移,使B缺电子,对Ni和B产生协同作用,有利于硼氢化分子的吸附。(3)加入Cu或Mo元素后改善了颗粒的团聚现象,增大了催化剂的比表面积,暴露出更多的活性位点,有利于反应物的吸附和氧化。从而提高催化剂Ni_1B_3/C的电氧化活性。当Cu或Mo在Ni_1B_3M/C催化剂中的摩尔含量为2.2%或1.5%时对BH_4~—的电氧化效果达到最佳。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

硼氢化物论文参考文献

[1].闫静,田晓,赵宣,赵丽娟,杨艳春.储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究进展[J].材料导报.2019

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[4].吴岱丰.金属硼氢化物氨合物的制备与性能调控[D].华南理工大学.2019

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[6].赵美男.金属硼氢化物与碳材料的相互作用及其储能特性研究[D].安徽工业大学.2018

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论文知识图

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