《雙陽離子硼氫化物-氨基化物複合儲氫材料的研究》是依託北京理工大學，由白瑩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雙陽離子硼氫化物-氨基化物複合儲氫材料的研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：白瑩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
硼氫化物及其衍生體系是配位氫化物的典型代表，也是一類極有套用潛力的高容量儲氫材料，對推動氫經濟的發展，尤其是對以燃料電池為潛在套用目標的線上供氫具有重要意義。針對目前硼氫化物等配位氫化物儲氫材料在熱穩定性、放氫反應機理與動力學等方面存在的基礎科學問題，本項目設計合成雙陽離子硼氫化物，通過低電負性和高電負性陽離子之間的匹配對材料的儲氫量、熱穩定性等因素進行綜合調節；再將所得的複合硼氫化物與LiNH2、NaNH2等氨基化物進行複合，得到雙陽離子硼氫化物-氨基化物構築的複合配位氫化物，利用硼氫化物和氨基化物兩類化合物中存在著不同價態的氫原子，在放氫反應中加速生成H2的歧化反應，並對反應動力學進行研究，探究其放氫過程的反應機理。通過上述研究，有望獲得兼具高儲氫量和良好動力學的新型儲氫體系，為進一步調控儲氫反應提供理論參考，為線上供氫模式提供新的思路。
結題摘要
硼氫化物及其衍生體系是配位氫化物的典型代表，也是一類極有套用潛力的高容量儲氫材料，對推動氫經濟的發展，尤其是對以燃料電池為潛在套用目標的線上供氫具有重要意義。 以NaNH2和NaBH4為原料，利用機械球磨法合成了NaNH2-NaBH4(2/1)的複合材料，通過同步熱分析儀與質譜儀聯用對複合材料NaNH2-NaBH4加熱過程中質量變化，晶型轉變等物化反應的熱效應以及熱分解過程中逸出的氣體進行了表征；利用XRD對NaNH2-NaBH4熱分解反應過程固體成分進行測定，其熱分解產物為Na、BN、NH3、N2、和H2，中間體主要為Na3(NH2)2BH4、B6H12。 通過高電負性金屬離子替換的方式提高了LiBH4 -LiNH2體系的儲氫性能。探討了金屬離子M對複合體系M(BH4)n-LiNH2（M=Ca，Mg，Li）的影響作用，通過TG-DTA-MS、活化能計算等方法在熱力學和動力學兩個方面對三種複合體系（LiBH4-LiNH2，Ca(BH4)2-LiNH2，Mg(BH4)2-LiNH2）進行了放氫性能對比，討論其反應機理。結果發現，放氫過程主要發生在兩個階段，分別為200~350 ℃（第一階段）和350~450 ℃（第二階段）。第一階段，LiBH4-2LiNH2樣品的活化能為223.66 kJ•mol-1，其分解動力學模型為三維擴散（3D），即Jander方程。Ca(BH4)2-4LiNH2和Mg(BH4)2-4LiNH2樣品的活化能分別為164.96和158.13 kJ•mol-1，其分解動力學模型均為三維擴散（3D），即Zhuralev, Lesokin and Tempelman方程。第二階段，LiBH4-2LiNH2樣品的活化能為337.32 kJ•mol-1，其分解動力學模型為隨機成核和隨後生長，即Avrami-Erofeev方程。Ca(BH4)2-4LiNH2和Mg(BH4)2-4LiNH2樣品的活化能分別為333.83和340.47 kJ•mol-1，其分解動力學模型與LiBH4-2LiNH2一致。M(BH4)n-2nLiNH2體系在球磨過程中生成的主產物成分與金屬元素M無關，但高電負性金屬元素極大地改善了M(BH4)n-2nLiNH2體系的熱力學及動力學性能，致使Mg(BH4)2-4LiNH2體系的放氫溫度降低到226.98 ℃，放氫量11.06 wt%。
