硼氢化钠催化水解性能的研究

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随着世界化石能源的枯竭和环境污染的加剧,氢能以其能量密度高和环境友好等优势,引起了世界各国的广泛关注。目前,水、天然气、煤和氢化物被研究作为制氢的主要原料。在氢化物制氢技术中,硼氢化钠因其产氢纯度高、安全无污染等优点应用最为广泛。硼氢化钠水解放氢过程中催化剂的选择尤为关键,由于贵金属稀有且价格昂贵,因此研究非贵金属的催化剂体系具有重大意义。论文主要研究了CoCl2与Y2O3、TiO2及Ag2SO4按不同配比分别混合后获得的混合催化剂对硼氢化钠水解放氢性能的影响规律。实验首先采用排水法研究了混合催化剂的不同配比(混合催化剂占硼氢化钠的百分比:6%、8%、10%、12%、14%)对硼氢化钠水解放氢性能的影响,并获得混合催化剂的最佳配比;其次,在获得的最佳配比条件下,进一步研究了NaOH的加入量对硼氢化钠水解放氢性能的影响;最后对催化水解产物进行SEM和XRD测试。研究结果显示,混合催化剂的种类、含量以及掺杂比的变化均会使得硼氢化钠水解放氢性能发生改变。在所有的混合催化剂体系中,放氢量最大的催化剂体系为6%(CoCl230%+Ag2SO4 70%),达到2690 mL·g-1;放氢速率最快的催化剂体系为14%(CoCl2 70%+Y2O3 30%),达到136.67 mL·min-1·g-1;NaOH的加入量对硼氢化钠水解放氢性能有显著影响,当体系中有NaOH存在时,放氢速率显著提高,而放氢量明显减少。对于CoCl2/Y2O3混合催化剂的最佳配比10%(CoCl2 70%+Y2O3 30%)来说,随着NaOH加入量的增加,放氢速率呈现先增大后减小的趋势,当NaOH加入量为0.4 g时,放氢速率最高,达到391.7 mL·min-1·g-1。相对于无NaOH的体系来说,放氢速率提高了283%,但放氢量从2555 mL·g-1降低到2350mL·g-1。当NaOH加入量增加到0.8 g时,放氢速率降低到287.5 mL·min-1·g-1;通过CoCl2/Y2O3催化硼氢化钠水解产物的SEM和XRD测试得出,混合催化剂的含量、掺杂比以及NaOH的加入量,对硼氢化钠水解产物的形貌和物相没有明显影响。其催化硼氢化钠水解产物均为Y2O3-Co2B,形貌基本一致,均呈现团聚的颗粒状结构。
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