Ni3B催化剂的制备及催化氨硼烷水解制氢研究

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氢能作为一种新能源能满足社会可持续发展的需求,是极具潜力的清洁能源。目前,寻找一种安全高效的储氢制氢体系是实现氢能大规模应用亟待解决的问题之一。在轻质储氢材料中,氨硼烷(NH3BH3,AB)因具有高的质量储氢密度而成为研究热点。  氨硼烷水解制氢法操作简单且反应可控,但其水解制氢反应需要加入催化剂。目前,许多金属材料已被报道用于催化氨硼烷水解。其中,贵金属催化剂催化活性好,但其成本高、丰度低,难以满足实际应用,因此寻找一种活性高的非贵金属催化剂势在必行。硼化镍作为一种非贵金属合金具有成本低廉,环境友好等优点,但其作为氨硼烷水解催化剂的研究较少。本文开展了晶态Ni3B和Vulcan XC-72负载的Ni3B(Ni3B/C)的制备及用于催化氨硼烷水解制氢的研究,主要内容包括:  1、采用化学还原法制备了Ni3B纳米颗粒。合成的Ni3B利用XRD,SEM,TEM,BET进行分析,结果表明,该催化剂结晶性好,粒径分布均匀。催化氨硼烷水解制氢测试结果显示该催化剂的活化能在非贵金属催化剂中相对较低。  2、以Vulcan XC-72为碳载体,采用浸渍还原法制备了三种不同负载量的碳负载催化剂Ni3B/C。SEM和TEM分析表明该催化剂粒径小,分散性好。催化放氢测试结果说明Ni3B/C系列催化剂比纯Ni3B的催化剂活性高,其中负载量为34.25 wt%的Ni3B/C具有最高的放氢速率(1168 mL min-1 g-1)。动力学研究结果为氨硼烷水解反应对于氨硼烷浓度为准零级反应,对于催化剂的量为一级反应,此外,所合成的催化剂都可以循环使用。  本文所研究的Ni3B催化剂制备方法简单,催化氨硼烷水解制氢性能良好,以上结果为Ni基非贵金属催化剂在氨硼烷水解制氢体系中的应用提供了基础。
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