包邮硅基纳米片储氢复合材料制备及性能研究

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作者：刘菲著著

出版社：化学工业出版社

本类榜单：工业技术

分类：工业技术 > 一般工业技术

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ISBN：9787122469748
装帧：平装
册数：暂无
重量：暂无
开本：其他
页数：171
出版时间：2024-12-01
条形码：9787122469748 ; 978-7-122-46974-8

内容简介

本书以硅基纳米片储氢复合材料的制备及其性能研究为主线，详细描述了基于拓扑化学的反应机理，使用CaSi2作原料，选用甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇四种反应溶剂，通过改进的工艺条件制备出四种结构、形貌和性能不同的SNS产物，以及如何通过改变实验条件来调控产物的特性，并介绍了采用微波法将金属有机骨架化合物Cu3(BTC)2在SNS上原位复合的方法，考察了微波反应条件对材料结构、微观形貌、比表面积和储氢性能的影响；同时还通过过渡金属Pd、Ni以及碱金属Li的复合改性方法，制备了不同金属沉积量的PdNi/SNS和PdLi/SNS复合材料，并分析了其在特定温度下的氢扩散性能及改善机理等内容。本书具有较强的针对性和参考价值，可供从事纳米储氢复合材料制备及性能研究的科研人员和管理人员参考，也可供高等学校能源工程、材料工程及相关专业师生参阅。

前言

随着全球气候变化对人类社会构成重大威胁，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略，提出了无碳未来的愿景。2020年，中国基于推动实现可持续发展的内在要求和构建人类命运共同体的责任担当，宣布了碳达峰、碳中和目标愿景。“双碳”背景下，氢能源被认为是*为理想的能量载体和清洁能源的提供者。2022年北京冬奥会成为迄今为止**个“碳中和”冬奥会，千余辆氢能大巴穿梭于赛场，3大赛区26个场馆实现100%绿电供应，超1000辆氢燃料赛事交通服务用车示范运行，全程配备了30多个加氢站，成为继2008年北京奥运会和2010年上海世博会之后氢能大规模应用的又一次成功示范。这些都标志着中国氢产业化已进入快速发展阶段。目前，我国已成为世界上*大的制氢国，年制氢产量已超3000万吨。2022年，我国贡献了约全球可再生能源总容量新增部分的48%，在全球能源转型和促进可持续发展方面发挥着关键作用。随着全球气候变化对人类社会构成重大威胁，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略，提出了无碳未来的愿景。2020年，中国基于推动实现可持续发展的内在要求和构建人类命运共同体的责任担当，宣布了碳达峰、碳中和目标愿景。“双碳”背景下，氢能源被认为是*为理想的能量载体和清洁能源的提供者。2022年北京冬奥会成为迄今为止**个“碳中和”冬奥会，千余辆氢能大巴穿梭于赛场，3大赛区26个场馆实现100%绿电供应，超1000辆氢燃料赛事交通服务用车示范运行，全程配备了30多个加氢站，成为继2008年北京奥运会和2010年上海世博会之后氢能大规模应用的又一次成功示范。这些都标志着中国氢产业化已进入快速发展阶段。目前，我国已成为世界上*大的制氢国，年制氢产量已超3000万吨。2022年，我国贡献了约全球可再生能源总容量新增部分的48%，在全球能源转型和促进可持续发展方面发挥着关键作用。 就目前我国的氢能产业链来看，储氢技术一直是制约氢能大规模应用的关键问题。*常用的方法有高压气态储氢、低温液态储氢、液态有机储氢和固态储氢，其中固态储氢技术具有体积储氢率高、安全性能高、能效高、加氢站成本低等优点，在海外已经实现了燃料电池潜艇商业应用，在国内目前以分布式发电示范应用为主。《硅基纳米片储氢复合材料制备及性能研究》针对氢能利用中*重要的储氢环节，以硅基纳米片为研究主线，结合*新的研究及应用现状，详细介绍了各种提高储氢性能的改性方法，不仅包括制备方法、测试手段、改性原理和关键技术，而且对其应用前景进行了分析和评述。本书是在国际、国内氢能快速发展大背景下编撰而成，旨在为新能源领域的科研工作者、企业家和工程技术人员，以及新能源专业的本科生、研究生提供专业的储氢知识。 本书共6章，第1章主要介绍氢能的概况、储氢材料的研究进展及硅基纳米片的发展现状；第2章主要介绍硅基纳米片的制备方法、储氢性能研究及应用前景；第3章主要介绍采用Cu3(BTC)2与硅基纳米片原位复合提高储氢性能的关键技术、储氢性能研究和应用领域；第4章主要介绍过渡金属Pd、Ni共沉积修饰硅基纳米片的制备方法、储氢性能研究、改性机理及应用前景；第5章主要介绍过渡金属Pd、碱金属Li共沉积改性硅基纳米片的制备方法、储氢性能研究、改性机理及应用前景；第6章主要介绍硅基纳米片的其他制备方法及应用前景。 本书由太原工业学院刘菲副教授撰写，在本书编撰过程中广西科学院王仲民教授给出了宝贵的意见和建议，在此表示衷心感谢！本书编撰和出版得到了太原工业学院引进人才科研资助项目(2023KJ017)的资助，在此表示感谢。 本书在编撰过程中，虽尽力收集国内外相关的文献资料，力求准确有效，但限于著者水平及编写时间，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请读者提出宝贵建议。 著者 2024年5月

显示全部信息

第1章绪论 001
1.1氢能概述 002
1.2储氢材料 006
1.2.1三维储氢材料性能研究进展及发展 008
1.2.2二维储氢材料性能研究进展及发展 012
1.3硅基纳米片储氢材料的研究 013
1.3.1硅基纳米片的储氢性能 013
1.3.2常见的硅基纳米片制备方法 016
1.4本书的框架结构、研究方法和技术路线 020
1.4.1本书的框架结构 020
1.4.2研究方法和技术路线 020
参考文献 021

第2章硅基纳米片的制备及储氢性能研究 027
2.1硅基纳米片的制备 029
2.1.1实验原料及仪器设备 029
2.1.2制备工艺 030
2.1.3材料结构表征及性能测试 031
2.2硅基纳米片的表征与分析讨论 032
2.2.1硅基纳米片的形貌分析 032
2.2.2硅基纳米片的成分分析 040
2.2.3硅基纳米片的比表面积和孔径分析 046
2.3硅基纳米片的气态储氢性能分析 047
2.3.1硅基纳米片的储氢热力学性能研究 047
2.3.2硅基纳米片的储氢动力学性能研究 051
2.3.3硅基纳米片的循环稳定性能研究 052
2.4醇溶剂对硅基纳米片结构、形貌和储氢性能的影响机理 054
2.5硅基纳米片的应用 057
参考文献 059

第3章硅基纳米片复合Cu3（BTC）2的制备及储氢性能研究 062
3.1硅基纳米片复合Cu3（BTC）2的制备 063
3.1.1实验原料及仪器设备 063
3.1.2制备工艺 065
3.1.3材料结构表征及性能测试 067
3.2Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2反应条件的确定与参数优化 068
3.2.1Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2的结构与形貌分析 068
3.2.2Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2的比表面积与孔径分布分析 077
3.2.3Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2的电化学性能测试与分析 079
3.3Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2气态储氢性能分析 084
3.3.1Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2储氢热力学性能分析 084
3.3.2Cu3（BTC）2和SNS@Cu3（BTC）2储氢动力学性能分析 087
3.4Cu3（BTC）2原位复合改善SNS储氢性能的机理分析 089
3.4.1材料结构对SNS@Cu3（BTC）2储氢性能的影响 090
3.4.2SNS@Cu3（BTC）2的电子状态对材料储氢性能的影响 094
3.5硅基纳米片复合Cu3（BTC）2的应用 097
参考文献 099

第4章过渡金属Pd、Ni共沉积修饰硅基纳米片的制备及储氢性能研究 102
4.1过渡金属Pd、Ni共沉积修饰硅基纳米片的制备 104
4.1.1实验原料及仪器设备 104
4.1.2制备工艺 105
4.1.3材料结构表征及性能测试 106
4.2Pd-Ni/SNS的表征与分析讨论 108
4.2.1Pd-Ni/SNS的成分与结构分析 108
4.2.2Pd-Ni/SNS的微观形貌分析 110
4.3Pd-Ni/SNS电化学性能测试与分析 116
4.4Pd-Ni/SNS气态储氢性能测试与分析 117
4.4.1Pd-Ni/SNS的储氢热力学性能分析 117
4.4.2Pd-Ni/SNS的储氢动力学性能分析 120
4.5Pd Ni共沉积改善硅基纳米片储氢性能的机理分析 122
4.5.1电子结构对Pd-Ni/SNS氢吸附性能的影响 123
4.5.2Pd-Ni/SNS的氢溢流机制 126
4.6过渡金属Pd、Ni共沉积修饰硅基纳米片的应用 128
参考文献 130

第5章过渡金属Pd、碱金属Li共沉积修饰硅基纳米片的制备及储氢性能研究 131
5.1过渡金属Pd、碱金属Li共沉积修饰硅基纳米片的制备 133
5.1.1实验原料及仪器设备 133
5.1.2制备工艺 134
5.1.3材料结构表征及性能测试 135
5.2Pd-Li/SNS的表征与分析讨论 135
5.2.1Pd-Li/SNS的成分与结构分析 135
5.2.2Pd-Li/SNS的微观形貌分析 137
5.3Pd-Li/SNS电化学性能测试与分析 145
5.4Pd-Li/SNS气态储氢性能测试与分析 147
5.4.1Pd-Li/SNS的储氢热力学性能分析 147
5.4.2Pd-Li/SNS的储氢动力学性能分析 149
5.5Pd Li共沉积改善硅基纳米片储氢性能的机理分析 151
5.5.1电子结构对Pd-Li/SNS氢吸附性能的影响 152
5.5.2金属种类对Pd-Li/SNS氢吸附性能的影响 155
5.6过渡金属Pd、碱金属Li共沉积修饰硅基纳米片的应用 157
参考文献 159

第6章结论与趋势分析 162
6.1结论 163
6.2创新点 165
6.3趋势分析 166
6.3.1硅基纳米片的制备及改性方法 166
6.3.2硅基纳米片的性能研究及应用 167

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作者简介

刘菲，博士，太原工业学院材料工程系副教授，太原工业学院材料工程系党总支副书记。主要研究方向为新能源材料与器件，主要从事新能源材料的设计、制备与应用的相关研究，具体涉及电解制氢、氢能的纯化、存储与利用等。近年来，作为负责人主持山西省应用基础研究项目、山西省高校科技创新计划项目、横向课题等，参研国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目、山西省重点研发计划项目等10余项，在Advanced Composites and Hybrid Materials、International Journal of Hydrogen Energy、Journal of Alloys and Compounds、稀有金属材料与工程、功能材料、复合材料学报等国内外知名期刊发表文章十余篇，发明专利、实用新型专利授权8项。获“中国化工学会科技进步奖”。

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