硅基纳米片储氢复合材料制备及性能研究

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。

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”。

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