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氢气是一种理想的清洁能源载体,具有替代化石燃料作为新型能源的前景。发展高效安全的储/制氢技术是推动氢能规模化商业应用的关键环节。水合肼(N2H4·H2O)可控分解制氢是一项颇具车载/移动氢源应用前景的储/制氢一体化新技术,其相比于传统化学储氢技术的优势在于:储氢容量高(8wt%)、无固体副产物、制氢成本低、材料储运安全简便。水合肼的有效储氢组分为肼(N2H4),其分解可按两条竞争性路径进行:N2H4→N2+2H2,3N2H4→4NH3+ N2。从储氢应用角度,需选择性促进N2H4分解为N2和H2,同时有效抑制其分解为N2和NH3的反应。研制兼具高催化活性、高制氢选择性、良好耐久性的催化剂是发展水合肼分解制氢技术的核心课题。本论文围绕此关键问题开展了以下工作: (1)采用蒸发诱导自组装方法制备了一系列介孔氧化铝(MA)负载单金属(Ni、Pt)和Ni-Pt合金催化剂(Ni/MA、Pt/MA和Ni-Pt/MA),考察了它们对N2H4·H2O分解制氢的催化性能。研究表明:合金催化剂(Ni-Pt/MA)的性能远远优于单金属催化剂,例如,在50℃、0.5 M NaOH的条件下,Ni87Pt13/MA催化剂可以在5分钟内催化水合肼完全分解放出氢气,反应速率可达160 h-1,并且在第10个循环时,仍能保持它初始活性的98%,对催化剂失活的原因进行了分析。 (2)为了进一步改善催化剂的性能,在工作(1)的基础上,用耐碱的氧化铈(CeO2)取代Al2O3,采用类似方法制备了一系列介孔氧化铈(MC)负载单金属(Ni、Pt)和Ni-P合金催化剂(Ni/MC、Pt/MC和Ni-Pt/MC),考察了它们对N2H4·H2O分解制氢的催化性能。在30℃、2M NaOH的条件下,Ni60Pt40/MC催化剂可以在3分钟内催化水合肼完全分解放出氢气,反应速率可达293 h-1,并且在20个循环之后仍能保持最初的活性。根据d带理论,从催化剂的吸附能力、催化剂的电子结构等方面深入研究了Ni-Pt合金化对催化性能的促进作用的原因,并从载体的强碱性位、耐碱性方面比较研究了CeO2在水合肼分解制氢体系中作为载体的优点。