论文部分内容阅读
本文在全面阐述储氢材料研究与发展现状的基础上，主要围绕纳米催化、纳米限域等改性方法对金属硼氢化物LiBH4储氢性能的影响展开研究。球磨制备了纳米催化掺杂和多孔碳材料掺杂的复合储氢材料，采用浸渍的方法实现了多孔膨胀石墨对LiBH4的负载。并运用热重仪（TG）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、物理吸附仪、压力-组成-温度仪（PCT）等多种表征方法对复合储氢材料进行表征，研究了纳米NiO、膨胀石墨及掺氮介孔碳材料对LiBH4储氢性能的影响。 纳米 NiO掺杂 LiBH4的研究表明：纳米催化剂的表面结构对催化剂的催化效果具有一定影响。掺杂纳米 NiO的 LiBH4在200℃就开始放氢，放氢温度得到有效降低，且脱氢速度随NiO掺杂量的增加而加快。当纳米NiO的掺杂量为30％时，380℃恒温1h就能放出7.14wt.%的氢。球磨时间和速度对脱氢速度、脱氢量的影响较小。 本文首次利用多孔膨胀石墨对LiBH4进行负载，通过对多孔膨胀石墨负载LiBH4（LiBH4/EG）复合储氢材料的制备和储氢性能研究发现。使用溶液浸渍的方法，可成功制备LiBH4/EG复合储氢材料。通过膨胀石墨负载，LiBH4的脱氢温度和动力学储氢性能均得到有效的提高。其脱氢温度较球磨后的纯LiBH4降低了100℃。当膨胀石墨中LiBH4的负载量为46.91wt.%时，在360℃、真空条件下1h内就能放氢8.4wt.%。使用物理吸附仪、X射线衍射仪（XRD）、热重（TG）、PCT、等离子体发射光谱仪（ICP）及扫描电子显微镜（SEM）对其进行表征，分析了其脱氢温度和脱氢动力学性能改善的原因。 本文首次使用含氮量为21.65 wt%的掺氮介孔碳材料对LiBH4进行改性，借助氮元素及纳米限域的协同作用改善 LiBH4的脱氢性能。掺氮介孔碳（NMC）和膨胀石墨相比具有更加小的孔道结构和更大的比表面积。采用球磨的方法制备了 LiBH4/掺氮介孔碳材料（LiBH4/NMC）的复合储氢材料。研究结果表明：NMC具有大的比表面积，达到448.25m2g-1，能与更多的 LiBH4进行表面相互作用，对促进 LiBH4放氢具有更好的效果，NMC能使LiBH4的开始脱氢温度降至100℃以下。LiBH4/NMC复合储氢材料在380oC条件下1h内放氢量达8.4wt.%。进一步研究了LiBH4/NMC复合储氢材料的循环性能，含碳40wt.%的LiBH4/NMC复合储氢材料，球磨速度为150rmp时，第二次放氢的放氢量较第一次显著降低。