课题基金基金详情
超细纳米Ni可控制备及高效催化氨硼烷放氢研究
结题报告
批准号:
51501118
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
王艳
依托单位:
学科分类:
E0107.金属功能材料
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
张轲、戚克振、付雅君、路云舒、刘岩
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
氨硼烷因储氢高,而成为制氢研究热点之一。催化剂可以显著降低氨硼烷热解温度,提高其水解放氢速率,是影响其放氢的关键因素。然而,催化性能较好的催化剂多为贵金属或贵金属复合物。非贵金属Ni由于具有成本低以及高效的催化活性而备受关注,尤其是尺寸处于2 nm以下的超细纳米粒子。本项目以此为切入点,采用反相微乳液法可控合成2 nm以下超细纳米Ni材料;采用X射线衍射、原子力显微镜、电镜、能谱、BET吸附等实验检测手段,研究催化材料的物相组成、微观结构、晶粒尺寸等因素对氨硼烷放氢性能的影响,建立材料的微观表面性质与催化性能之间的关联;并且通过催化反应中间产物检测与理论计算相结合,推断氨硼烷热解、水解放氢反应的机理,进而从根本上提出高效催化剂应具备的结构特征。本项目旨在可控制备超细纳米Ni材料,揭示影响催化剂性能的关键因素,对氨硼烷放氢研究有重要意义。
英文摘要
Ammonia borane has been considered as a promising candidate material for hydrogen generation due to its very large hydrogen content. The temperature pyrolysis from ammonia borane will be lower and the rate of hydrolysis will be faster with proper catalysts. Although noble metal catalysts show higher catalytic activity, they are more expensive. The non-noble metal Ni catalysts are low cost, especially when nanoparticles with sizes below 2 nm will exhibit remarkable catalytic properties due to their precise and ultrafine dimensions. We will use inverse microemulsion method to controllable synthsize the ultrafine nickel nanoparticles catalysts. The catalysts will be characterized using X-ray diffraction, atomic force microscopy, electron microscopy, EDS and BET nitrogen adsorption measurements and so on. The phase composition, crystal structure and crystallite size of the catalysts will be studied. We will do research on how the factors influence the catalysis. It will point out that the structure characteristic of the high efficiency catalyst, and establish the relationship of the catalysis and the physical propertiethes of the materials. On the basis of the detection of the intermediate and the simulation of the reaction, it will infer the mechanism of the hydrogen evolution reaction, including pyrolysis and hydrolysis. These subjects aim to controllable synthsize the ultrafine nickel nanoparticles and reveal the key effect of the catalytic performance. It is significant to study for the hydrogen generation of ammonia borane.
氨硼烷因储氢量高,而成为制氢研究热点之一。催化剂可以显著降低氨硼烷热解温度,提高其水解放氢速率,是影响其放氢的关键因素。然而,催化性能较好的催化剂多为贵金属或贵金属复合物。非贵金属催化剂由于具有成本低以及高效的催化活性而备受关注,尤其是超细纳米粒子催化剂。本项目自获资助以来一直开展非贵金属超细纳米催化剂的制备及催化性能研究,在不断探索其制备方法的过程中,采用反相微乳液法、化学沉积法等制备了超细纳米Ni等非贵金属催化材料;通过X-射线衍射(XRD),电感耦合等离子发射光谱-质谱(ICP-MS),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),X-射线光电子能谱(XPS)以及拉曼光谱(Raman)等等实验检测手段,研究催化材料观表面性质与催化性能之间的关联;阐述了高效催化剂应具备的结构特征。相关研究成果以发表SCI检索论文10篇,省级论文1篇,其中,制备的非贵金属催化剂材料在催化氨硼烷制氢体系中,其最高产氢速率高达13321.1 mL min-1 g-1,对应的反应表观活化能为32.2 kJ mol-1。申请发明专利4项,授权并转化2项,与目前市场上的同类产品相比,已授权技术提供的催化剂用于制氢系统的最大特点是随用随产、随产随用,无积存气体,实现零压产氢的国际领先技术。此外,已授权技术提供的催化剂应用于制氢系统主要分为燃料型和发电型两种产品,在野炊、登山、野外便携式电源、无人机电源、仿生鱼电源供氢方面具有巨大的市场应用前景。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Hydrogen generation from alkaline NaBH4 solution using nanostructured Co-Ni-P catalysts
使用纳米结构 Co-Ni-P 催化剂从碱性 NaBH4 溶液中制氢
DOI:10.1016/j.ijhydene.2017.05.034
发表时间:2017-06-29
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
影响因子:7.2
作者:Wang, Yan;Li, Guode;Zhang, Xinyu
通讯作者:Zhang, Xinyu
DOI:10.1016/j.renene.2015.12.026
发表时间:2016-04-01
期刊:RENEWABLE ENERGY
影响因子:8.7
作者:Wang, Yan;Shen, Yan;Wu, Shiwei
通讯作者:Wu, Shiwei
Hydrogen generation from hydrolysis of sodium borohydride using nanostructured Ni-B catalysts
使用纳米结构 Ni-B 催化剂水解硼氢化钠产生氢气
DOI:10.1016/j.ijhydene.2016.05.258
发表时间:2016-09-28
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
影响因子:7.2
作者:Wang, Yan;Lu, Yunshu;Xin, Shigang
通讯作者:Xin, Shigang
DOI:10.1016/j.ijhydene.2017.10.131
发表时间:2017-12
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Yan Wang;Wei Meng;Dan Wang;Guode Li;Shiwei Wu;Zhongqiu Cao;Ke Zhang;Chuang Wu;Shuyuan Liu
通讯作者:Shuyuan Liu
DOI:10.1016/j.ijhydene.2016.11.134
发表时间:2017-03
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Yongsheng Wei;Yan Wang;Yanxin Gao;Kezhen Qi;Ke Zhang
通讯作者:Ke Zhang
CoM/g-C3N4光催化氨硼烷水解及便携式制氢机的研制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王艳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金