【摘 要】
：
当今社会,人们对化石能源的需求及使用日益增多,造成了资源枯竭和环境恶化的问题。因此寻找清洁无污染、可再生替代能源刻不容缓。其中氢能具有能量密度高、来源广泛、利用形式多等优点,是一种极具吸引力的清洁能源。当前,化学储氢材料水解产氢和电解水制氢是两种清洁且有前景的制氢方法。一方面,化学储氢材料,如硼氢化物水解可制取高纯氢气,且其水解条件温和,操作简单,但其水解动力学缓慢,因此需要加入合适的催化剂;另一
论文部分内容阅读
当今社会,人们对化石能源的需求及使用日益增多,造成了资源枯竭和环境恶化的问题。因此寻找清洁无污染、可再生替代能源刻不容缓。其中氢能具有能量密度高、来源广泛、利用形式多等优点,是一种极具吸引力的清洁能源。当前,化学储氢材料水解产氢和电解水制氢是两种清洁且有前景的制氢方法。一方面,化学储氢材料,如硼氢化物水解可制取高纯氢气,且其水解条件温和,操作简单,但其水解动力学缓慢,因此需要加入合适的催化剂;另一方面,电解水产氢的发展受氧电极反应的缓慢动力学限制,因此开发成本低廉、电催化活性高和稳定性好的析氧电催化剂具有十分重要的意义。（1）在不混溶的咪唑基离子液体（ILs）/水界面上合成二维（2D）Co纳米膜（Co-NFs）,进一步无控制氧化形成Co/CoxOy复合的纳米膜材料（Co/CoxOy-NFs）。Co/CoxOy-NFs显示高的比表面积(136.32 m~2·g-1);Co/CoxOy-NFs纳米膜对Na BH4水解产氢表现出优越的催化活性,在303 K时的氢气产生速率达6000m L·min-1·g Co-1,但稳定性较差,第三次循环的活性仅保持7%。基于此,将Co/CoxOy-NFs与葡萄糖进行水热聚合反应,并通过高温热解实现低量碳复合的Co/CoxOy纳米膜催化剂（C-Co/CoxOy-NFs）,优化结构的C-Co/CoxOy-NFs(C6H12O6·H2O与Co/CoxOy-NFs质量比为5/1,水热温度为100°C)保持良好的纳米膜结构（膜厚度1-2 nm）。与Co/CoxOy-NFs相比,C-Co/CoxOy-NFs具有较高的催化产氢活性,在303 K时,其产氢速率为7042 m L·min-1·g Co-1;更值得关注的是,其稳定性显著增强,第五次产氢速率为2224 m L·min-1·g Co-1,活性保持率达32%,在第二十次催化产氢时,氢气产生速率仍可达到1673 m L·min-1·g Co-1,活性保持率为24%。Co/CoxOy-NFs二维结构对Na BH4水解优越的催化活性归因于二维（2D）纳米膜结构的高比表面积。催化剂水解产氢前后的结构分析表明,在Na BH4水解过程中形成了无效的Co（OH）2成分,并且Co（OH）2易从催化剂表面脱离或溶解在溶液中,一方面导致有效Co含量的损失,另一方面导致2D纳米膜的坍塌,从而造成纳米膜催化剂快速失活。聚合葡萄糖不仅能在高温热解过程中稳定Co基二维纳米膜结构,而且C-Co/CoxOy-NFs中的低量热解碳将Co原子锚定在其周围,有效地减缓表面Co的碱化腐蚀、脱落,从而在Na BH4水解过程中稳定2D纳米膜结构,进而增强催化性能。（2）利用相同的ILs/水界面体系,合成了一系列具有不同Fe含量的Ni-Fe双金属氧化物纳米膜(NixFe1-x-ONFs)。实验结果表明,掺杂的Fe含量影响NixFe1-x-ONFs的形貌和结构,并进一步影响其催化活性。其中,Ni0.75Fe0.25-ONFs显示聚集形态少,具有良好分散性的薄膜结构;厚度最薄,约1-2 nm;且Ni,Fe,O元素分布均匀。相对于单金属Ni-ONFs和Fe-ONFs,双金属NixFe1-x-ONFs的XRD峰位置位于两单金属特征峰之间,并显示有规律的偏移。XPS结果显示,双金属NixFe1-x-ONFs中Ni 2p3/2峰向低结合能移动,而Fe 2p3/2峰向高结合能移动,说明电子由Fe向Ni转移,其中,Ni0.75Fe0.25-ONFs中Ni 2p3/2结合能移动最大,电子转移效应最明显。NixFe1-x-ONFs催化NH3BH3水解和OER实验结果表明,不同比例NixFe1-x-ONFs的催化活性表现出“火山型”关系,其中,Ni0.75Fe0.25-ONFs显示最优越的催化活性和稳定性,303 K时,其催化NH3BH3水解的TOF值为72.3 min-1,且与首次产氢活性相比,第6个循环后活性无损失;在OER中,电流密度为10 m A cm~2时,析氧过电位为335 m V,性能远好于Pt/C,且2500圈CV循环后过电位仅升高18 m V。Ni0.75Fe0.25-ONFs优异的催化性能归因于最合适的Fe掺杂量产生的Fe/Ni间优化的电子转移效应,及其诱导的优化的纳米膜形态。这些结果表明,双金属氧化物纳米膜催化剂的合理设计有利于促进氢能的制备、应用和发展。
其他文献
当今社会新事物层出不穷,使得空气成分愈加复杂,长期于此会对人类健康造成危害,对环境造成损害。因此,除了加强对传统有毒有害气体的检测外,还应拓展可检测气体的种类。氧化镍（NiO）,因其独特的电学和催化特性已在气体传感器方面取得了不错的进展。本文采用水/溶剂热法分别制备了三种不同形貌的NiO/g-C3N4纳米复合材料,并研究了所制备材料的物相,形貌和气敏性能,主要研究内容如下:1.以尿素和氯化铵为富氮
金属氧化物半导体（MOS）基化学电阻气体传感器是现今研究最热门、应用最广泛的气体传感器类别之一。其中,金属有机框架化合物（MOFs）衍生出的金属氧化物由于其较大的表面积、丰富的活性位点和孔道结构被认为是理想的气敏传感材料。为了得到性能更加优异的气敏材料,可以利用MOFs的离子交换和原位掺杂功能制备一些双金属氧化物或者通过贵金属修饰MOFs衍生物的方法来提高敏感材料的性能。本文的主要研究内容如下:1
氨硼烷有着储氢密度高（19.6wt%）、安全无毒、在水中具有良好稳定性等特点,是有潜力被广泛应用的储氢材料。在催化剂的作用下,氨硼烷能够在室温下通过水解的脱氢方式迅速释放出3分子的氢气。在氨硼烷水解制氢过程中,贵金属催化剂虽然催化活性高,但由于其资源的短缺以及昂贵的价格成本,限制了其广泛的应用。因此,非贵金属催化剂必然受到更多的关注,其中Co的催化活性相比其它非贵金属元素（Fe、Ni和Cu）要高,
有毒污染物和有机染料的大量排放,导致严重的水体污染。贵金属纳米催化剂由于有优异的催化性能是目前常用的解决水体污染的催化剂。但是贵金属纳米催化剂制备所需的原材料一般都比较昂贵而且储量较少,在催化过程中容易团聚并导致催化剂失活,因此如何提高贵金属纳米催化剂的稳定性及催化剂的重复利用率一直是众多学者关注的热点。本论文选用自然界中广泛分布的天然纳米级粘土矿物为基底,通过水热合成等方法对其进行功能化改性,得
环己基苯（Cyclohexylbenzene,CHB）作为一种化学中间体,在化工领域受到广泛关注。CHB可作为锂离子二次电池电解质的添加剂,具有抗过充性能,可提高电池安全性。CHB氢过氧化路线提供了一条不存在丙酮副产物过剩的苯酚生产工艺路线。目前,常见的CHB合成方法有苯与环己烯烷基化、联苯加氢、苯加氢烷基化等反应途径。前两条路线因其原料成本高,环境相容性差的问题,因此它们不适合大规模的工业生产。
氢能作为化石燃料的一种清洁替代品,因其储量丰裕、能量密度大和燃烧过程中不产生温室气体等优点,受到广泛关注。目前,电解水制氢是经济有效且环境友好的制氢方法。在这种情况下,开发一种高效低成本催化剂至关重要。然而,在水分解中使用不同的催化剂进行阳极和阴极反应会显着增加生产成本和操作程序,因而有必要开发一种能够同时用于HER和OER双功能催化剂。本文将碳基材料GO和磷化钴复合,通过简单的水热还原法分别制备
随着现代工业和经济的快速发展,中国的水污染问题也越来越严重,给生态环境和人类健康带来严重影响。由于光催化具有解决水污染问题的潜力,在过去的几十年中,光催化被认为是水净化领域最受期待的技术之一。新型非金属聚合物石墨相氮化碳（g-C3N4）因其较窄带隙（2.7 e V）,低成本,高化学稳定性,二维π共轭结构和良好的可见光吸收性质而在光催化领域受到极大的关注。然而,由于其光生电子空穴对的分离效率低、低比
油莎豆作为一种陆地植物,因其产量大、培养成本低、生长周期短等优点而备受关注。本论文选取油莎豆为研究对象,分别采用超临界酯交换技术、醇-水双溶剂耦合液化技术将油莎豆转化为生物燃料。其主要研究内容包括:首先,研究了路易斯酸催化亚/超临界乙醇条件下油莎豆与乙醇的酯化/酯交换过程。探究了物料比（4 m L/3g～16/3 m L/g）、保留时间（0～90 min）、反应温度（230～290℃）以及催化剂类
近红外原油评价分析技术已日趋成熟，相较于传统的原油评价分析技术，其具有分析快速且可同时测试多种原油性质的优势，能够有效缓解工作量和资源配置间的矛盾，目前应用较为广泛。文章进行了对近红外原油快速评价系统开展的数据库优化、数据验证及应用试验等工作，实践证明，该系统能够及时、有效地预测单一原油或混合原油的性质，为智能工厂全流程优化及原油效益最大化提供技术支持。
稀土元素因其独特的光致发光特性,被广泛用作发光材料中的发射体。而所谓的“天线效应”能促进有机配体对稀土离子的光敏化能量传递,显著提高光致发光强度。然而,稀土配合物的光热稳定性较差、机械强度较低,这在一定程度上限制了它们的实际应用。由于无机基质的硬度大、光化学稳定性极好,因此将稀土有机配合物引入无机基质构筑有机-无机复合发光材料,既可以保留稀土配合物优异的光致发光性质,又增强了发光材料的稳定性。同时