《鎳基納米材料的製備及催化硼氫化物儲氫性能研究》是依託南開大學，由程方益擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鎳基納米材料的製備及催化硼氫化物儲氫性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程方益
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
金屬Ni及合金可作為廉價催化劑套用於催化硼氫化物水解制氫，取代Pt等貴金屬或降低貴金屬用量。本申請項目將以Ni基納米材料為研究對象，發展具有尺寸均一、分散性好、比表面積大等特性的納米Ni及合金的可控制備方法，採用基於密度泛函理論的計算模擬並結合光譜、能譜等實驗檢測手段，深入研究金屬對NH3BH3和NaBH4等硼氫化物水解反應的催化性能和催化機制，闡明性能與組成、結構、形貌、尺寸、粒徑分布、晶態等理化性質的關聯規律，探索提高Ni基材料催化活性和穩定性的有效途徑，為設計和研製基於硼氫化物與廉價Ni基催化劑的高效一體化儲氫制氫體系奠定理論基礎及提供實驗依據。
結題摘要
本項目圍繞金屬鎳基硼氫化物水解制氫催化劑，開展可控制備、表征與性能研究。發展了膠體溶液法、溶劑加熱回流法、金屬有機配合物熱分解法三種路徑，製備了Ni、Ni-Fe、Ni-Pt、Ni3B等鎳和鎳合金納米材料以及多孔碳負載鎳基複合納米材料，通過調控反應條件，獲得高純度、小尺寸、良好分散性、大比表面積的鎳基納米晶體。系統研究了鎳基複合納米材料對氨硼烷水解反應的催化性能，結果表明，催化活性與製備方法、組成、微結構、粒徑、催化劑載量、分散度等因素密切關聯：原位製備方法、合金化、多孔結構、小尺寸、高分散度均有利於提高活性，催化劑負載量30-35wt%時性能最佳。澱粉保護的Ni0.5Fe0.5納米顆粒、蜂窩狀分級多孔碳負載的Ni以及活性碳負載Ni3B均展現出優異的催化活性，並且可幾次循環使用，是潛在的廉價高效硼氫化物水解制氫催化材料。相關研究成果發表在International Journal of Hydrogen Energy、Scientific Reports、Chemical Communications等專業學術期刊上，共發表SCI論文7篇（4篇被EI收錄），申請發明專利3項。項目培養博士後1人，博士生3人，碩士生4人。
