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氨硼烷(NH3BH3,AB),具有含氢量高(19.6wt.%)、热稳定性强、环境友好且释氢条件温和等优异特点,被视为极具应用潜力的新兴储氢材料,近年来已成为新能源领域的研究热点。钴基非晶态合金的长程无序和短程有序的独特微结构和表面结构特征,使其表现出具有明显特色的脱氢/加氢催化活性,也已发展成为引人注目的 AB释氢催化剂。开展钴基非晶态合金的制备、构效关系和应用研究,对于寻求性能优异的AB释氢催化剂,推动AB的理论研究与应用开发具有非常重要的意义。作为国家自然科学基金资助项目(No.21576073)研究的一个重要组成部分,本文主要包括以下研究内容: 1.通过液相还原法成功制备了二元单金属非晶态合金 Co-B,三元双非金属非晶态合金 Co-P-B以及三元双金属非晶态合金 Co-Ni-B。分别采用 X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物物相和形貌进行了表征。结果表明:在不同的制备条件下,所得三种合金产物的物相结构均呈非晶态,具有无规则不定形的外观形貌特征,通过调变制备条件可以获得微纳米尺度的球形颗粒。借助电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和 X射线能谱(EDS)测定了产物中各组分的质量含量,证实了非晶态合金产物中各组分的实测含量与实验预设量之间具有较好的一致性。 2.详细地考察了 Co-B作为催化剂对于氨硼烷的水解及醇解释氢反应的催化活性,分析了不同制备条件对 Co-B催化性能的影响,研究了催化反应过程中温度、AB浓度以及Co-B投加量对释氢速率的影响,测定了Co-B催化AB醇解的循环利用效果。实验结果发现:Co-B非晶态合金产物中若 Co组分的含量高于B组分时,其催化活性相应得到增强;表面活性剂对非晶态Co-B产物的形貌具有较好的调节作用,因而有助于提升其催化性能;水解和醇解温度的升高以及Co-B投加量的增大,均有利于提升催化释氢反应的速率;Co-B催化剂在AB的醇解释氢反应过程中,循环使用5次后,催化活性仍可保持在57.24%,循环利用效果优良。 3.分别研究了 Co-P-B、Co-Ni-B两种催化剂对于氨硼烷水解释氢的反应过程,科学评价了不同制备条件下所得相应的三元非晶态合金产物的催化性能,分析了水解反应温度的改变以及催化剂投加量的调整对水解释氢反应过程的影响。研究结果表明:在三元非晶态合金(Co-P-B、Co-Ni-B)催化 AB的水解过程中,相对于 Co-B催化剂,同等条件下三元非晶态合金 Co-Ni-B和 Co-P-B的催化活性分别提升了60.98%和131.71%,由此可知,在Co-B的二元组分基础上分别引入第三组分P或Ni,则可以比较有效地提高钴基非晶态合金的催化性能。