Синтез и исследование кобальт-боридных катализаторов гидролиза борсодержащих комплексных гидридов

• Автор: Озерова, Анна Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
ИССЛЕДОВАНИЙ КОБАЛЬТ-БОРИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРОЛИЗА БОРГИДРИДА НАРТИЯ И АММИНБОРАНА
1.1 Основные закономерности гидролиза боргидрида натрия и амминборана
1.2 Кобальт-боридные катализаторы гидролиза боргидрида натрия и амминборана
1.2.1 Структура и свойства боридов кобальта
1.2.2 Механизм и кинетические закономерности гидролиза ИаВН4 и ИНзВНз в присутствии СохВ каталитических систем
1.2.3 Каталитическая активность кобальт-боридных катализаторов в процессе гидролиза боргидрида натрия и амминборана
1.2.3.1 Каталитическая активность массивных СохВ систем
1.2.3.2 Модифицирование массивных СохВ каталитических систем
1.2.3.3 Нанесенные СохВ каталитические системы
1.2.4 Способы генерации водорода при использовании СохВ каталитических систем
1.2.5 Стабильность СохВ каталитических систем в условиях процесса гидролиза боргидрида натрия и амминборана
1.3 Заключение к обзору литературы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Химические реактивы
2.2 Приготовление катализаторов
2.2.1 Приготовление оксидных соединений кобальта
2.2.2 Приготовление боридов кобальта
2.2.3 Приготовление нанесенных катализаторов
2.3 Методика проведения каталитического эксперимента
2.3.1 Проведение процесса каталитического гидролиза боргидрида натрия и амминборана в стационарном режиме
2.3.2 Испытание твердофазных композиций боргидрида натрия с кобальтовым катализатором

2.3.3 Проведение процесса каталитического гидролиза боргидрида натрия в
проточном режиме
2.4 Исследование катализаторов физико-химическими методами
2.4.1 Метод атомно-эмиссионной спектроскопии со связанной плазмой
2.4.2 Метод определения площади удельной поверхности по тепловой десорбции аргона
2.4.3 Метод сканирующей электронной спектроскопии
2.4.4 Метод инфракрасной спектроскопии
2.4.5 Метод электронной спектроскопии диффузного отражения
2.4.6 Метод просвечивающей электронной спектроскопии высокого разрешения
2.4.7 Метод термогравиметрического анализа
2.4.8 Метод рентгенофазового анализа
2.4.9 Метод исследования магнитных свойств
2.4.10 Метод ЕХАГБ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЕЙ КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ В ГИДРОЛИЗЕ ИаВЕЦ И ИН3ВН3: ФОРМИРОВАНИЕ АКТИВНОЙ ФАЗЫ, КАТАЛИТИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
3.1 Сравнительное исследование активности солей кобальта и никеля в гидролизе ЫаВН4 и №43ВН
3.2 Исследование формирования активной фазы, ее каталитических и физикохимических свойств при испытании солей кобальта в гидролизе ЫаВН4 и №13ВН
3.3 Заключение к главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ ФАЗЫ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ Со304 В СРЕДЕ ГИДРОЛИЗА НаВН4 и №Т3ВН
4.1 Оксид кобальта Со304 в гидролизе ИаВН
4.1.1 Исследование каталитических свойств и природы активной фазы, формирующейся из Со304 в среде гидролиза ЫаВН
4.1.2 Влияние способа приготовления Со304 на реакционные свойства в процессе гидролиза №ВН
4.1.3 Стабильность Со304 при циклических испытаниях в гидролизе ЫаВН4.
4.1.4 Стабильность кобальт-боридных катализаторов на основе Со304 при хранении
4.2 Оксид кобальта Со304 в гидролизе Т4Н3ВН
4.3 Заключение к главе
ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ БОРАТА КОБАЛЬТА В ПРОЦЕССАХ ГИДРОЛИЗА 1ЧаВН4 и ГШ3ВН
5.1 Синтез и исследование аморфного бората кобальта
5.2 Каталитические свойства аморфного бората кобальта в процессах гидролиза ИаВН4 и ЫН3ВН
5.3 Заключение к главе
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КОБАЛЬТ-БОРИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В РЕАКЦИОННОЙ СРЕДЕ ГИДРОЛИЗА ХаВЦ,
6.1 Стабильность кобальт-боридного катализатора при циклических испытаниях в гидролизе 11аВИ
6.2 Влияние реакционной среды на состояние кобальт-боридного катализатора
6.3 Заключение к главе
ГЛАВА 7. ИСПЫТАНИЕ КОБАЛЬТ-БОРИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В СИСТЕМАХ, ПРИБЛИЖЕННЫХ К РЕАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ ГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДА
7.1 Кобальт-боридные катализаторы в гидролизе высококонцентрированных растворов боргидрида натрия
7.2 Кобальт-боридные катализаторы для твердофазных систем хранения водорода на основе ХаВН
7.3 Заключение к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

выделения четырех молекул Н2. В конце В(ОН)4‘ десорбируется. Отметим, что данный механизм согласуется и не противоречит механизму, предложенному Холбруком и Твистом [123].

И и н
И .' / . Н т
'3 10
<ГЖХЛЭ,
Н и уи
к Л /,:« *
" в ,13-,
В(ОН}„-
' ХАЛ. X ж

IVII)

111 '

, / Н,
/ н-Л с-хр-н
СЖГХЙ |Г,
О0000 ' -
4 сссбо
ВН,|ОН) •
. ОЮу®, О.ХХл )
/ / им
Рис. 1.6. Схематичный механизм гидролиза ИаВНл в присутствии наночастиц Со на основе схемы Ленгмюра-Хиншельвуда [127].
Согласно предложенному механизму на основе модели Ленгмюра-Хиншельвуда, нулевой порядок реакции по ХаВ114 означает, что концентрация ВН4' в диффузионном слое около поверхности катализатора достаточно велика. Это также предполагает, что А-центры полностью заполнены ВН4‘. Преобладание порядка реакции >0 подразумевает, что скорость определяющими стадиями являются диффузия и адсорбция ВН4' на поверхности катализатора. Аналогичная модель Ленгмюра-Хиншельвуда была предложена в [133] для объяснения кинетики гидролиза амминборана, протекающего на поверхности катализатора, схема которого представлена на Рис. 1.7.

/ о

.н в -н

.он XI
о о /
(ац) @ (ац) (ац) (ац)
Катализатор
Катализатор
Катализатор
+ ЗН,
Катализатор
Рис. 1.7. Схематичный механизм гидролиза 1ч1НзВНз в присутствии Со@РРС катализатора на основе схемы Ленгмюра-Хиншельвуда [136]. АЦ - активный центр катализатора.