多孔氮化硼三维构造体的可控制备及其储氢性能的研究

基本信息
批准号:21603096
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:王学斌
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孟震,李瑞庆,苗蒙,王保禄
关键词:
三维多孔储氢机理介孔吸附剂氮化硼吸附性能
结项摘要

Hydrogen can provide highly efficient power without any pollution, however, its storage and delivery is still a big challenge. High-capacity, quick-dynamic, easily-regenerated adsorbent materials are key to realize high-density and safe hydrogen storage in global environmental and energy crises. Porous boron nitride (BN) are envisaged as a new advanced adsorbent for hydrogen storage due to high hydrogen binding energy (compared with carbon) and high stabilities. Currently, the capacity of porous BN is still suffering from low specific surface area and poor pore-engineering limited by its synthetic complexity. The specific surface area of porous BN is less than 1000 m2/g by templating methods, and is still less than 2000 m2/g by non-templating methods including chemical-blowing and melamine-boric acid route developed by us in 2011-2015. This project proposes to explore porous BN 3D architecture, via developing a route coupling Cx-BN phase-separation pore-engineering and 3D design. Owing to the high surface area, high hydrogen binding energy, and 3D connected pores, the porous BN 3D architecture will enable the quick and large-capacity hydrogen storage under moderate conditions: small temperature variation, and low applied pressure.

氢是一种高效的清洁能源,温和条件下储氢密度低是氢能发展的瓶颈之一,高容量、快速吸附、稳定易再生是吸附储氢材料的发展目标。多孔氮化硼的氢气结合能高,有望成为高性能储氢材料。模板法制备的多孔氮化硼的比表面积均低于1000 m2/g;申请人在2011-2015年发展了发泡法、氰胺类-硼酸法2种非模板法,分别实现了大孔性发泡体、富含微孔的多孔微米带,后者比表面积首次突破了1000 m2/g。但所有这些多孔氮化硼尚未达到2000 m2/g,远滞后于多孔碳。针对这一难题,依靠在氮化硼纳米片、多孔氮化硼、石墨烯领域的多年基础,申请人设计一种基于碳-硼氮相分离的微孔制造工程、基于三维设计的介孔工程,以构建一种新型多孔氮化硼——高比表面积的多孔氮化硼三维构造体,并研究其孔隙调控、吸附物理化学。利用其高比表面积、高氢气结合能、三维贯穿的孔结构等优势,可以在较低的循环温度压力下,实现快速吸附、高容量的氢气储存。

项目摘要

氢能是一种清洁能源,但氢气储存容量较低是氢能发展的瓶颈之一。本课题致力于设计合成高比表面积多孔网络结构的氮化硼材料,并将多孔氮化硼用于吸附储氢,以实现高容量的氢气储存。本项目首先发展了三种制备方法,合成了三种多孔氮化硼材料。提出了基于“硼酸/硼砂—氰胺”体系的热裂解制备工艺,包括硼砂氰胺法、氰胺醛缩聚法、硼酸氰胺法。基于这些方法,探索并优化了若干制备工艺参数,包括投料比例和反应温度等,调控了多孔氮化硼的孔结构和形貌,最终获得了具有高比表面积和发达孔结构的多孔氮化硼材料,其比表面积高达1410 m2/g。本项目进一步研究了三种多孔氮化硼材料的气体吸附和染料吸附特性,指出了其吸附相关应用,例如储氢和吸附净水。本项目最后将多孔氮化硼材料用于储氢,分析了比表面积对储氢性能的影响。其中,利用氰胺醛缩聚法制备的多孔氮化硼,在77 K、9 MPa的条件下,储氢容量达到5.3 wt%,这处于氮化硼储氢领域的先进水平。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
2

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
3

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
4

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019
5

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017

王学斌的其他基金

批准号:51672124
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51676157
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51306142
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:28670347
批准年份:1986
资助金额:2.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

三维多孔类石墨烯MXene的可控制备及储氢性能研究

批准号:51604305
批准年份:2016
负责人:刘新利
学科分类:E0413
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

新型金属-有机多孔材料的制备及其储氢性能研究

批准号:20801029
批准年份:2008
负责人:胡同亮
学科分类:B0502
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
3

多孔骨架材料的合成及其储氢性能研究

批准号:51203109
批准年份:2012
负责人:王爽
学科分类:E0310
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

三维多孔SnS@C/graphene复合材料可控制备与储钠性能研究

批准号:51604122
批准年份:2016
负责人:熊训辉
学科分类:E0410
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目