高性能Mg(BH 4 ) 2 基复合储氢体系的吸放氢热力学与动力学改性及机理研究
发布时间：2023-05-12 18:41
在高容量固态储氢材料研究领域,Mg(BH4)2因拥有14.9 wt.%的高储氢容量而得到广泛关注。但是,Mg(BH4)2存在放氢温度过高、放氢动力学性能差、放氢过程复杂、可逆性差等缺点,严重影响了其实际应用。针对上述问题,本文以Mg(BH4)2作为研究对象,采用催化改性、氢化物复合以及纳米化改性等多种方式对Mg(BH4)2的储氢性能进行优化改性,以期实现对Mg(BH4)2基储氢材料放氢热力学和动力学以及循环放氢性能的显著改善,并探究阐明其改性机理。首先,本文采用两种双金属过渡金属氟化物K2TiF6和K2NbF7作为催化剂掺杂研究改善Mg(BH4)2的储氢性能。研究结果表明,K2TiF6和K
【文章页数】：213 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 氢能概述
1.2 储氢方法与技术概述
1.3 储氢材料概述
1.3.1 物理吸附储氢材料
1.3.2 金属氢化物储氢材料
1.3.3 轻金属配位氢化物储氢材料
1.3.4 其他储氢材料
第二章 文献综述
2.1 Mg(BH4)2 的制备、结构及储氢性能
2.1.1 Mg(BH4)2的制备
2.1.2 Mg(BH4)2的结构
2.1.3 Mg(BH4)2的储氢性能
2.2 Mg(BH4)2 储氢材料的研究进展
2.2.1 Mg(BH4)2的氢化物复合改性
2.2.2 Mg(BH4)2的催化改性
2.2.3 Mg(BH4)2的纳米化改性
2.2.4 Mg(BH4)2的反应失稳改性
2.3 本文的研究思路及主要内容
第三章 实验方法
3.1 样品制备及保存
3.1.1 机械球磨法
3.1.2 Mg(BH4)2的制备
3.1.3 样品保存及保护
3.2 样品组成及微观形貌分析
3.2.1 粉末X射线衍射分析(XRD)
3.2.2 傅里叶变换红外吸收光谱分析(FTIR)
3.2.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
3.2.4 扫描电子显微镜分析(SEM)
3.2.5 透射电子显微镜分析(TEM)
3.2.6 样品比表面积测试分析(BET)
3.3 储氢材料性能测试
3.3.1 Sievert型储氢性能测试仪
3.3.2 样品放氢性能测试
3.3.3 差示扫描量热法(DSC)
3.3.4 放氢质谱测试(MS)
3.3.5 放氢表观活化能测试
第四章 K2TiF6和K2NbF7 催化改性Mg(BH4)2 的储氢性能及机理研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 样品制备
4.2.3 样品的测试表征手段
4.3 结果与讨论
4.3.1 Mg(BH4)2-K2TiF6和Mg(BH4)2-K2NbF7催化体系的组成分析
4.3.2 Mg(BH4)2-K2TiF6体系的放氢性能
4.3.3 Mg(BH4)2-K2NbF7体系的放氢性能
4.3.4 K2TiF6和K2NbF7催化Mg(BH4)2的等温放氢和二次放氢性能
4.3.5 K2TiF6对Mg(BH4)2放氢和循环性能的催化改性机理
4.4 本章小结
第五章 二维MXene材料Ti3C2 催化改性Mg(BH4)2 的储氢性能及机理研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 样品制备
5.2.3 样品的测试表征手段
5.3 结果与讨论
5.3.1 Mg(BH4)2-x Ti3C2样品的结构组成
5.3.2 Mg(BH4)2-x Ti3C2样品的形貌分析
5.3.3 Mg(BH4)2-x Ti3C2样品的变温放氢性能及放氢纯度分析
5.3.4 Mg(BH4)2-40Ti3C2样品的放氢动力学性能及循环性能
5.3.5 Ti3C2对Mg(BH4)2体系放氢性能的催化机理
5.4 本章小结
第六章 Mg(BH4)2-AlH3-LiH复合体系的储氢性能及机理研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料
6.2.2 样品制备
6.2.3 样品的测试表征手段
6.3 结果与讨论
6.3.1 Mg(BH4)2-AlH3复合体系的组成和形貌
6.3.2 Mg(BH4)2-AlH3复合体系的储氢性能
6.3.3 Mg(BH4)2-AlH3复合体系可逆储氢的机理分析
6.3.4 Mg(BH4)2-AlH3-Li H复合体系的储氢性能
6.3.5 Mg(BH4)2-AlH3-0.5LiH复合体系可逆储氢的机理分析
6.4 本章小结
第七章 多孔空心纳米碳球限域改性Mg(BH4)2-LiBH4 复合体系的储氢性能及机理研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验原料
7.2.2 样品制备
7.2.3 样品的测试表征手段
7.3 结果与讨论
7.3.1 HCNS的形貌和结构分析
7.3.2 LMBH@HCNS限域体系的形貌结构和组分分析
7.3.3 LMBH@HCNS限域体系的放氢性能
7.3.4 50LMBH@HCNS限域体系的放氢动力学及循环放氢性能
7.3.5 HCNS对 LMBH纳米限域改性的机理分析
7.4 本章小结
第八章 氟化石墨烯改性Mg(BH4)2-NaBH4 复合体系的低温放氢性能研究
8.1 引言
8.2 实验部分
8.2.1 实验原料
8.2.2 样品制备
8.2.3 样品的测试表征手段
8.3 结果与讨论
8.3.1 Mg(BH4)2-NaBH4复合体系的组成和形貌
8.3.2 Mg(BH4)2-NaBH4复合体系的放氢性能
8.3.3 Mg(BH4)2-NaBH4-FG复合体系的组成和形貌
8.3.4 Mg(BH4)2-NaBH4-FG复合体系的放氢性能
8.3.5 FG改善Mg(BH4)2-NaBH4复合体系放氢性能的机理
8.4 本章小结
第九章 氟化石墨改性Mg(BH4)2-LiAlH4 复合体系的近室温放氢性能及机理研究
9.1 引言
9.2 实验部分
9.2.1 实验原料
9.2.2 样品制备
9.2.3 样品的测试表征手段
9.3 结果与讨论
9.3.1 MBHLAH-FGi复合体系的组成分析
9.3.2 MBHLAH-FGi复合体系的形貌分析
9.3.3 MBHLAH-FGi复合体系的放氢性能
9.3.4 FGi对 MBHLAH体系放氢性能的改性机理分析
9.3.5 LiAlH4在MBHLAH-FGi复合体系中的“点火效应”分析
9.4 本章小结
第十章 总结与展望
10.1 本文研究成果总结
10.2 本文的创新点
10.3 对今后研究工作的建议和展望
参考文献
致谢
个人简介
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3814420
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 氢能概述
1.2 储氢方法与技术概述
1.3 储氢材料概述
1.3.1 物理吸附储氢材料
1.3.2 金属氢化物储氢材料
1.3.3 轻金属配位氢化物储氢材料
1.3.4 其他储氢材料
第二章 文献综述
2.1 Mg(BH4)2 的制备、结构及储氢性能
2.1.1 Mg(BH4)2的制备
2.1.2 Mg(BH4)2的结构
2.1.3 Mg(BH4)2的储氢性能
2.2 Mg(BH4)2 储氢材料的研究进展
2.2.1 Mg(BH4)2的氢化物复合改性
2.2.2 Mg(BH4)2的催化改性
2.2.3 Mg(BH4)2的纳米化改性
2.2.4 Mg(BH4)2的反应失稳改性
2.3 本文的研究思路及主要内容
第三章 实验方法
3.1 样品制备及保存
3.1.1 机械球磨法
3.1.2 Mg(BH4)2的制备
3.1.3 样品保存及保护
3.2 样品组成及微观形貌分析
3.2.1 粉末X射线衍射分析(XRD)
3.2.2 傅里叶变换红外吸收光谱分析(FTIR)
3.2.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
3.2.4 扫描电子显微镜分析(SEM)
3.2.5 透射电子显微镜分析(TEM)
3.2.6 样品比表面积测试分析(BET)
3.3 储氢材料性能测试
3.3.1 Sievert型储氢性能测试仪
3.3.2 样品放氢性能测试
3.3.3 差示扫描量热法(DSC)
3.3.4 放氢质谱测试(MS)
3.3.5 放氢表观活化能测试
第四章 K2TiF6和K2NbF7 催化改性Mg(BH4)2 的储氢性能及机理研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 样品制备
4.2.3 样品的测试表征手段
4.3 结果与讨论
4.3.1 Mg(BH4)2-K2TiF6和Mg(BH4)2-K2NbF7催化体系的组成分析
4.3.2 Mg(BH4)2-K2TiF6体系的放氢性能
4.3.3 Mg(BH4)2-K2NbF7体系的放氢性能
4.3.4 K2TiF6和K2NbF7催化Mg(BH4)2的等温放氢和二次放氢性能
4.3.5 K2TiF6对Mg(BH4)2放氢和循环性能的催化改性机理
4.4 本章小结
第五章 二维MXene材料Ti3C2 催化改性Mg(BH4)2 的储氢性能及机理研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 样品制备
5.2.3 样品的测试表征手段
5.3 结果与讨论
5.3.1 Mg(BH4)2-x Ti3C2样品的结构组成
5.3.2 Mg(BH4)2-x Ti3C2样品的形貌分析
5.3.3 Mg(BH4)2-x Ti3C2样品的变温放氢性能及放氢纯度分析
5.3.4 Mg(BH4)2-40Ti3C2样品的放氢动力学性能及循环性能
5.3.5 Ti3C2对Mg(BH4)2体系放氢性能的催化机理
5.4 本章小结
第六章 Mg(BH4)2-AlH3-LiH复合体系的储氢性能及机理研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料
6.2.2 样品制备
6.2.3 样品的测试表征手段
6.3 结果与讨论
6.3.1 Mg(BH4)2-AlH3复合体系的组成和形貌
6.3.2 Mg(BH4)2-AlH3复合体系的储氢性能
6.3.3 Mg(BH4)2-AlH3复合体系可逆储氢的机理分析
6.3.4 Mg(BH4)2-AlH3-Li H复合体系的储氢性能
6.3.5 Mg(BH4)2-AlH3-0.5LiH复合体系可逆储氢的机理分析
6.4 本章小结
第七章 多孔空心纳米碳球限域改性Mg(BH4)2-LiBH4 复合体系的储氢性能及机理研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验原料
7.2.2 样品制备
7.2.3 样品的测试表征手段
7.3 结果与讨论
7.3.1 HCNS的形貌和结构分析
7.3.2 LMBH@HCNS限域体系的形貌结构和组分分析
7.3.3 LMBH@HCNS限域体系的放氢性能
7.3.4 50LMBH@HCNS限域体系的放氢动力学及循环放氢性能
7.3.5 HCNS对 LMBH纳米限域改性的机理分析
7.4 本章小结
第八章 氟化石墨烯改性Mg(BH4)2-NaBH4 复合体系的低温放氢性能研究
8.1 引言
8.2 实验部分
8.2.1 实验原料
8.2.2 样品制备
8.2.3 样品的测试表征手段
8.3 结果与讨论
8.3.1 Mg(BH4)2-NaBH4复合体系的组成和形貌
8.3.2 Mg(BH4)2-NaBH4复合体系的放氢性能
8.3.3 Mg(BH4)2-NaBH4-FG复合体系的组成和形貌
8.3.4 Mg(BH4)2-NaBH4-FG复合体系的放氢性能
8.3.5 FG改善Mg(BH4)2-NaBH4复合体系放氢性能的机理
8.4 本章小结
第九章 氟化石墨改性Mg(BH4)2-LiAlH4 复合体系的近室温放氢性能及机理研究
9.1 引言
9.2 实验部分
9.2.1 实验原料
9.2.2 样品制备
9.2.3 样品的测试表征手段
9.3 结果与讨论
9.3.1 MBHLAH-FGi复合体系的组成分析
9.3.2 MBHLAH-FGi复合体系的形貌分析
9.3.3 MBHLAH-FGi复合体系的放氢性能
9.3.4 FGi对 MBHLAH体系放氢性能的改性机理分析
9.3.5 LiAlH4在MBHLAH-FGi复合体系中的“点火效应”分析
9.4 本章小结
第十章 总结与展望
10.1 本文研究成果总结
10.2 本文的创新点
10.3 对今后研究工作的建议和展望
参考文献
致谢
个人简介
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3814420
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