鐵鈷鎳系催化劑催化鋁-水制氫.pdf

1、鋁和水反應(yīng)制氫有許多方法，比如，鋁和堿反應(yīng)，球磨鋁和貴金屬或一些無機(jī)鹽類。但是這些方法都有些缺點，堿性溶液腐蝕設(shè)備，而貴金屬價格昂貴。本文通過化學(xué)還原的方法成功制備了FeB，CoB，NiB和Co-Fe-B催化劑，并對催化劑用XRD，SEM，BET，XPS等進(jìn)行了表征，重點研究了催化劑對鋁/水產(chǎn)氫的影響。
　　主要實驗內(nèi)容如下:
　　(1)M-B(M=Fe，Co，Ni)催化劑的制備條件對鋁/水產(chǎn)氫的影響。研究發(fā)現(xiàn)不同溶劑（水，

2、乙醇和甲醇），MCl2或MCl3的量不同時，以及溫度不同時制備的M-B都對鋁/水產(chǎn)氫產(chǎn)生影響。
　　(2)最優(yōu)條件制備的M-B(M=Fe，Co,Ni)對鋁/水產(chǎn)氫的影響。發(fā)現(xiàn)FeB的比表面最大，而CoB，NiB出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象。隨催化劑質(zhì)量的增加，誘導(dǎo)期都會縮短，但CoB，NiB質(zhì)量增加時，氫氣的產(chǎn)量降低，而FeB質(zhì)量增加時氫氣的產(chǎn)量會增加。FeB，CoB，NiB催化鋁/水制氫效果最好的是FeB，其次是NiB，最后是CoB。這是因為

3、FeB的比表面大，同時形成FeB/Al，F(xiàn)e/Al，F(xiàn)eB/Fe微型原電池，加速鋁粉的腐蝕。隨溫度的升高，鋁/水反應(yīng)的速率增加。通過Arrhenius方程可以計算求得FeB，CoB，NiB催化鋁/水產(chǎn)氫的活化能分別為38.2kJ/mol，49.4kJ/mol，22.3kJ/mol。在M-B(M=Fe，Co，Ni)催化鋁/水反應(yīng)后的溶液中，連續(xù)批量的加鋁粉，可以快速產(chǎn)生氫氣，無誘導(dǎo)期。
　　(3)Co-Fe-B催化劑對鋁/水產(chǎn)氫的影

4、響。Co-Fe-B催化劑是有單質(zhì)Fe和Co-Fe-B組成的。隨FeCl3含量的增加，所制備的Co-Fe-B催化劑中，F(xiàn)e元素的含量也在增加，與此同時，Co-Fe-B催化鋁/水反應(yīng)產(chǎn)氫的產(chǎn)氫速率和氫氣產(chǎn)量也在增加。但是隨Co-Fe-B質(zhì)量的增加，由于催化劑的團(tuán)聚以及氧化，氫氣的產(chǎn)量有所降低。隨溫度的升高，反應(yīng)的速率和產(chǎn)氫量都有所升高，此反應(yīng)的活化能為49.9kJ/mol。在連續(xù)批量的加鋁粉過程中，此時溶液為Al(OH)3的飽和溶液，由于A