摘要:
氫氣是清潔燃料,不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何有毒副產(chǎn)品,且氫氣具有很高的能量密度,約為120 kJ/g,比石油的三倍還多,是燃料電池理想的替代能源載體。未來(lái),氫氣具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景,但氫的存儲(chǔ)安全問(wèn)題需要進(jìn)一步解決,而化學(xué)儲(chǔ)氫對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)起著至關(guān)重要的作用。NaBH_(4)作為儲(chǔ)氫材料,其氫含量高達(dá)10.7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),遠(yuǎn)高于其它化學(xué)品,且NaBH_(4)溶液可長(zhǎng)期貯存,在有催化劑的情況下,其放氫速率可得到控制。雖貴金屬催化劑具有優(yōu)越的催化活性和穩(wěn)定性,但由于資源有限且成本高,研究人員開(kāi)始重點(diǎn)研究非貴金屬催化劑。其中,鈷基催化劑,因其活性高、比貴金屬便宜以及儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注,具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。然而鈷的弱點(diǎn)之一是由于硼酸鹽的強(qiáng)吸附作用使其表面鈍化而失活,通過(guò)與金屬合金化可以改變鈷的電子結(jié)構(gòu),減少鈷的吸附。鈷基催化劑主要分為載體型催化劑和無(wú)載體型催化劑。無(wú)載體鈷基催化劑表面積通常較小,且其在放熱水解反應(yīng)中容易團(tuán)聚,導(dǎo)致催化性能降低和使用壽命減短。因此鈷基活性組分通常負(fù)載于載體上,由于金屬鈷與催化劑載體間存在強(qiáng)相互作用以及與其它元素間的協(xié)同效應(yīng),使得鈷基催化劑在硼氫化鈉水解制氫過(guò)程中表現(xiàn)出較高的催化活性。此外,加入摻雜劑如B或P,以及與另一種過(guò)渡金屬(Ni、Fe、Cu、Mo、Zn、W和Cr等)或稀土金屬(Ce、Pr和La等)合金化也可以提高其催化效能。鈷基催化劑有很多種,包括鈷納米顆粒、金屬鈷、鈷鹽及氧化鈷等。本文綜述了鈷基催化劑用于催化NaBH_(4)水解的研究進(jìn)展,主要包括NaBH_(4)水解原理、實(shí)驗(yàn)室測(cè)定NaBH_(4)水解制氫常用裝置、鈷基催化劑制備方法、鈷基催化劑分類(lèi)及鈷基催化劑用于催化NaBH_(4)水解的影響因素;重點(diǎn)介紹了鈷基-載體型催化劑催化NaBH_(4)水解制氫的研究進(jìn)展,提出了目前鈷基催化劑發(fā)展面臨的問(wèn)題并對(duì)未來(lái)鈷基催化劑研究的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。