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硼氢化合物因其具有高储氢含量和温和的反应条件,被认为是产氢的重要氢源物质。其中,氨硼烷（NH3·BH3）和硼氢化钠（Na BH4）的理论质量储氢含量分别达到了19.6 wt.%和10.6 wt.%,且在室温条件下即可与水反应释放氢气,被认为是一类极具实际应用前景的储氢材料。但是,硼氢化物水解制氢存在的共性难题是动力学性能差,水解速率低。因此,设计制备高活性和长寿命的新型催化剂提高这类化合物水解制氢性能已成为研究热点课题。本文通过制备高比表面积纳米结构的二氧化硅和碳纳米球作为载体合成了具有高分散性的新型纳米铂钴双金属催化剂,系统研究了催化剂组成及结构对氨硼烷和硼氢化钠水解放氢性能的影响,讨论了硼氢化合物的水解机理。采用氨基修饰的二氧化硅（SiO2）纳米球为载体,通过低温还原制备了蛇莓果状的负载型双金属铂钴纳米催化剂。生成的Pt-Co纳米颗粒均匀负载在SiO2纳米球表面,表现出良好的分散性,且颗粒尺寸均一。当Pt/Co的添加比例为0.1/0.9时,SiO2@Pt0.1Co0.9催化剂表现出了优异的催化活性,反应的初始转化频率（TOF）值最大,达到了256 mol H2·min-1·mol Pt-1,活化能Ea值为37.0 k J·mol–1。研究发现,在SiO2@Pt0.1Co0.9催化剂作用下,NH3·BH3水解反应速率不受NH3·BH3浓度影响,表现为零级反应。载体材料SiO2纳米球不仅提高了铂钴纳米颗粒分散性,而且显著增强了催化剂稳定性。以聚苯乙烯为模板并通过去模板法,制备了壳层厚度约为20 nm的空心二氧化硅（H-SiO2）纳米球。具有更高比表面积的H-SiO2纳米球为金属纳米颗粒的生长提供充分的附着位点,极大增加了金属颗粒分散性。同时,实验发现通过调控反应副产物Na BO2溶解度,可以将Pt-Co纳米颗粒平均粒径进一步缩小至3 nm左右,从而进一步提高了H-SiO2@Pt0.1Co0.9的分散性和催化活性。NH3·BH3水解TOF值达到496mol H2·min–1·mol Pt–1,Ea为36.8 k J·mol–1,经5次NH3·BH3水解循环后的活性保持率为89.6%。进一步通过碱腐蚀法制备了具有多孔结构的二氧化硅（P-SiO2）纳米球,研究发现P-SiO2与Pt-Co纳米颗粒产生强螯合作用,P-SiO2内部的多孔结构有效减少了反应过程中Pt-Co纳米颗粒与空气接触氧化,在提高了水解反应速率的同时,还显著提高了催化剂稳定性。在Pt0.1Co0.9/P-SiO2的作用下,NH3·BH3水解反应的TOF值高达674mol H2·min-1·mol Pt-1,Ea降低至35.4 k J·mol–1,催化剂的5次循环活性保持率提升至92.6%。另外,氢同位素示踪法显示,生成的H2,HD和D2物质量比始终维持在5.5:5:3,证明来自氨硼烷和水中的氢在催化剂作用下选择性结合。以水热法制备的碳纳米球（CNSs）为载体,低温合成了CNSs@Co催化剂。研究发现,在最佳制备条件下,Co纳米颗粒粒径最小,仅为7 nm,且分散均匀,获得的CNSs@Co的催化活性最佳。30℃下Na BH4水解反应的最高产氢速率HGR为7447m LH2·min-1·g Co-1,TOF值为19.6 molH2·min-1·mol-1cat,活化能为40.8 k J·mol–1。引入Pt得到CNSs@Pt0.1Co0.9双金属催化剂后,Pt-Co纳米颗粒平均粒径仅为5 nm左右,催化活性得到进一步提高,反应最高产氢速率达到了8943 m LH2·min-1·g M-1,TOF值280 mol H2·min-1·mol Pt-1,且5次Na BH4水解循环反应后催化剂的活性保持率达到了85.1%。碳纳米球经过碳热还原法改性,生成了具有多孔结构的碳纳米球（P-CNSs）,并于低温下还原得到了Pt0.1Co0.9/P-CNSs催化剂。P-CNSs的多孔结构促使Pt-Co纳米颗粒充分隔离,提升了Pt-Co纳米颗粒的分散性,有效抑制了颗粒的团聚,Pt-Co纳米颗粒粒径进一步减小至3 nm左右,催化活性显著增强。30℃下Na BH4水解放氢反应过程中,Pt0.1Co0.9/P-CNSs最高产氢速率达到了18743 m LH2·min-1·g M-1,TOF值为439 mol H2·min-1·mol Pt-1,Ea为36.7 k J·mol–1。P-CNSs的多孔结构发挥了良好的保护性,减少了载体内部Pt-Co纳米颗粒在储存与反应过程中与空气接触氧化,使得Pt0.1Co0.9/P-CNSs催化剂的循环稳定性得到明显提升,其5次Na BH4水解循环后的活性保持率提升到了91.4%。