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在化石能源即将消耗殆尽的情况下,对新型可再生能源的研究迫在眉睫。氢能被公认为最具有吸引力的清洁可再生能源。硼氢化钠水解制氢因其储存容量高、产氢纯度高、反应条件简单易控制、安全无污染等优点而受到研究人员的广泛关注。硼氢化钠水解制氢的关键是催化剂的开发和研究。本文选用多组元合金FeCoNiCrMnx作为硼氢化钠水解制氢的催化剂,通过控制腐蚀工艺对合金进行元素选择性腐蚀,使得合金表面暴露出催化活性质点。通过腐蚀工艺、元素添加和退火工艺的调整,系统研究了多组元合金FeCoNiCrMnx催化硼氢化钠水解制氢的性能。通过调节合金中Mn元素含量,研究其对多组元合金FeCoNiCrMnx结构及催化性能的影响。随着Mn元素含量从x=1增加至x=6,合金组织结构均表现为均一的f.c.c.单相,但合金的耐腐蚀能力明显降低。使用1 mol/l的盐酸溶液腐蚀后,合金发生了显著的元素选择性腐蚀,大量Mn元素被腐蚀掉的同时暴露出大量的活性质点Ni和Co以促进催化产氢。随着Mn元素含量的添加,在30℃,0.1 wt.%NaOH,0.1 wt.%NaBH4的溶液条件下产氢速率由0.30ml/(min·g)提高至16.56ml/(min·g)。筛选出了具有最佳催化性能的多组元合金为FeCoNiCrMn6。通过调节腐蚀时间,研究其对多组元合金FeCoNiCrMnx结构和显微组织形貌的影响,进而分析出其对催化性能的影响。研究表明:腐蚀前后合金条带始终保持f.c.c.结构。合金条带的催化性能随腐蚀时间的增加而提升。腐蚀过程中伴随着元素的选择性腐蚀,且腐蚀过程是先晶间腐蚀再晶内腐蚀。且伴随腐蚀的发生,条带表面出现了纳米尺寸的棉絮状显微结构。这种组织形貌的出现极大的促进硼氢化钠水解制氢。对催化剂表面成分和价态分析进一步证实了催化剂表面暴露的活性质点为Ni和Co,棉絮状纳米尺寸形貌与Ni和Co的暴露有关。进一步研究了退火工艺对多组元合金FeCoNiCrMn6催化性能的影响。研究表明:在恒温600℃退火12 h的条件下,晶界上析出了富Mn和Cr的相。析出相阻碍了晶间腐蚀形式的进行,使得合金选择性腐蚀能力降低。在腐蚀过程中暴露出较原始样品更少的活性质点,从而使合金条带催化硼氢化钠水解制氢性能下降。在上述研究的基础上,对影响多组元合金FeCoNiCrMn6催化速率的动力学因素进一步研究。研究表明:NaOH和NaBH4浓度对催化剂水解制氢速率均有先促进后抑制的作用。催化剂获得最优催化产氢速率时的NaBH4和NaOH浓度均为2%。硼氢化钠水解制氢速率与催化剂用量呈一级反应关系。根据硼氢化钠水解动力学数据研究计算出催化剂的活化能Ea=55.75 kJ·mol-1。在30℃,质量分数均为2%的NaOH和NaBH4的溶液中,氢气的产生速率为129.20 ml/(g·min)。用单位表面积代替单位质量,产氢速率折合为18.46 L/(m2.min)。催化剂周期循环实验表明催化剂在使用过程中具有一定的循环稳定性能。