石墨烯負載非貴金屬催化劑對硼氫化物產(chǎn)氫性能的影響.pdf

1、硼氫化物是一類儲氫密度很高的固態(tài)化合物，其中硼氫化鈉(NaBH4，10.7 wt.％)和氨硼烷(NH3BH3，19.6 wt.%)具有較好的穩(wěn)定性，合適催化劑作為硼氫化物水解放氫反應(yīng)的開關(guān)，通過控制反應(yīng)條件，可以對水解放氫進行有效控制。本文研究了復(fù)合型過渡金屬催化劑的制備和對硼氫化物水解放氫性能的影響，同時研究了制備的多種新型過渡金屬催化劑在不同條件下對硼氫化物水解產(chǎn)氫的影響。
　　采用水熱法制備了三維結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯(3DGO)

2、，兼?zhèn)涠S氧化石墨烯表面的官能團和三維立體結(jié)構(gòu)。用化學還原法制備了催化劑Co@3DGO，微觀結(jié)構(gòu)表明Co顆粒團聚現(xiàn)象減少，粒徑由40-50 nm減小到20 nm左右。在298K下，NaBH4產(chǎn)氫速率可達到4394 mLH.min-1.gM-1。反應(yīng)活化能僅為37.43 kJ?mol-1。研究發(fā)現(xiàn)，由于當反應(yīng)處于較高產(chǎn)氫速率時，伴有大量氣泡從催化劑表面產(chǎn)生，這些氫氣泡迅速膨脹對催化劑的結(jié)構(gòu)有很大的影響，導(dǎo)致催化劑金屬的團聚和載體結(jié)構(gòu)的坍塌

3、。因此，NaOH濃度在0.25 M~0.05 M范圍內(nèi)，催化劑的循環(huán)性能隨著NaOH濃度的減小而增加。在活性組分中增加另一種過渡金屬 Mo，用化學還原法將 Co2+和 Mo6+兩種離子共還原到3DGO上。由于雙金屬的共同作用，當Co和Mo的摩爾比為7:3時，Co0.7Mo0.3@3DGO水解NaBH4活性最高，在相同條件下比Co@3DGO的活性高1.6倍，可達到7023.3mLH.min-1.gM-1，反應(yīng)活化能僅為35.6 kJ?mo

4、l-1。
　　為了增加氧化石墨烯表面的缺陷，使其更好地錨定催化劑的活性組分，用氧化物刻蝕法制備了多孔改性氧化石墨烯(PGO)。以 PGO為載體引入催化劑中，制備了催化劑Co@PGO，催化NaBH4的產(chǎn)氫速率可以達到5955 mLH.min-1.gM-1，NaBH4水解反應(yīng)活化能為55.2 kJ?mol-1。循環(huán)5次后，催化劑活性為第1次的72.9%。催化NH3BH3水解放氫速率可達10730.9mLH.min-1.gM-1，AB水