納米稀土鋁(Re-Al)的可控制備及對NaAlH4儲氫材料的催化改性研究.pdf

1、NaAlH4作為輕金屬配位氫化物的典型代表，是新型儲氫材料的研究熱點之一，但是依然存在吸放氫溫度過高、動力學(xué)緩慢、循環(huán)穩(wěn)定性較差等缺點。本文選擇NaAlH4作為研究對象，在文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過探索不同的制備工藝，可控制備出納米尺度的RE-Al系列稀土-鋁催化劑，然后采用反應(yīng)球磨法原位合成RE-Al摻雜催化的NaAlH4儲氫體系，并運用Sievert吸放氫測試技術(shù)以及差熱掃描分析(DSC)、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡(SEM)、透射

2、電鏡(TEM)等分析手段，系統(tǒng)分析了納米RE-Al催化劑的制備及摻雜對NaAlH4體系儲氫性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　對CeAl4催化劑的制備工藝探索表明，使用反應(yīng)球磨法和熱處理合成法均可制備出納米尺度的CeAl4顆粒，對比上述兩種方法所制備催化劑的產(chǎn)率、純度、顆粒尺寸與均勻性，以及對NaAlH4體系的催化效率，本文選定熱處理合成法作為后續(xù)研究的RE-Al催化劑的制備方法。以NaH粉、Al粉為原料，混合4mol％納米CeAl4作為

3、催化劑，在3.0MPa氫氣氛圍中反應(yīng)球磨120h，能夠成功制備出CeAl4摻雜的NaAlH4體系樣品。研究表明，納米CeAl4摻雜能顯著改善NaAlH4體系的吸放氫動力學(xué)性能，體系的初始放氫溫度為80℃，整個放氫過程在170℃下10min內(nèi)基本完成;同時具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。動力學(xué)模型分析表明，CeAl4摻雜NaAlH4體系的第一步和第二步放氫反應(yīng)均有二維相界面擴散模型控制。
　　采用熱處理合成法進一步制備了一系列納米RE-Al(

4、RE=La，Pr，Nd，Sm)催化劑，對比分析了它們對NaAlH4體系儲氫性能的催化效果。結(jié)果表明，熱處理合成法適用于制備La、Ce、Pr、Nd、Sm等系列稀土-鋁的納米催化劑，顆粒尺寸分布均勻，大小在幾十個納米左右。以NaH、Al粉為原料，RE-Al為摻雜催化劑，能夠制備出純度較高的RE-Al摻雜NaAlH4樣品。所有的RE-Al摻雜NaAlH4體系都表現(xiàn)出良好的催化活性，都能有效降低NaAlH4吸放氫溫度，改善吸放氫動力學(xué)，同時具有