新型CoMoP/CC催化剂的制备及水解产氢性能研究 (3)

硼氢化钠(NaBH4 )是一种强性还原剂,普遍应用于污水处理,漂白,药物合成等方面,Schlesinger 等发现硼氢化钠的水溶液在催化剂的催化作用下可以直接水


硼氢化钠(NaBH4 )是一种强性还原剂,普遍应用于污水处理,漂白,药物合成等方面,Schlesinger 等发现硼氢化钠的水溶液在催化剂的催化作用下可以直接水解生成氢气和水溶性的亚硼酸钠:

       NaBH4 + 4H2O → NaBO2 + 4H2 ↑- 300kJ/mol

其实如果没有催化剂的加入,此反应也能够进行,但是效果很不明显,其反应速率与温度和PH值有直接关系,相关的公式为:

       

式中t1/2为硼氢化钠的半衰期,T为绝对温度,不同温度和不同PH下的半衰期如下表1-1所示:

       表1-1 不同PH值和温度下硼氢化钠的半衰期表(单位:天)

PH值 t/℃

0 25 50 75 100

8 3.0×10-3 4.3×10-4 6.0×10-5 8.5×10-6 1.2×10-6

10 3.0×10-1 4.3×10-2 6.0×10-3 8.5×10-4 1.2×10-4

12 3.0×101 4.3×100 6.0×10-1 8.5×10-2 1.2×10-2

14 3.0×103 4.3×10-2 6.0×101 8.5×100 1.2×100

 

由表可见,PH与温度对硼氢化钠的水解反应起到至关重要的作用,当PH为9时,我们可得硼氢化钠哪怕是在常温下都能很快的反应结束,因此硼氢化钠在储存时应该放置于强碱溶液中,一般来说,硼氢化钠的半衰期在一年以上,可以满足制备和日常使用的要求。

我们使用硼氢化钠水解制取氢气的优势有:

(1)硼氢化钠成本较低,在短时间内可以轻易获得大量额原材料支持,方便我们日常对氢气的需求。

(2)硼氢化钠水解产氢对设备要求不高而且操作相对简单,无论是实验室内制备少量氢气,还是工业上都可以使用硼氢化钠。

(3)由方程式我们可以看出,该反应除了一些少量的其他生成物外没有任何杂质或者是难处理的气体产生,产物NaBO2在一般情况下是以NaB(OH)4存在,回收后可以直接作为防火剂、阻燃剂来使用,所以我们可以很容易的控制并保证产氢纯度与质量。

(4)硼氢化钠水解产氢反应对环境没有任何毒害作用,满足可持续发展的要求,能够很好地坚持保护环境的宗旨。