氮化碳基纳米复合材料的制备及其催化氨硼烷水解性能研究的任务书.docx

氮化碳基纳米复合材料的制备及其催化氨硼烷水解性能研究的任务书
任务书
一、课题背景及意义
氨硼烷是一种重要的高能密度燃料，广泛应用于火箭推进剂等领域。氨硼烷水解后能释放出大量氢气，因此其在氢能源领域也有广泛的应用前景。在氨硼烷的水解反应中，催化剂起到了至关重要的作用。传统的氨硼烷催化剂多为贵金属催化剂，价格昂贵，不利于大规模生产和应用。因此，近年来，研究人员开始寻找廉价高效的替代催化剂。
氮化碳是一种新型的无机催化剂材料，具有低成本、环保等优势，在催化反应中显示出良好的催化活性和稳定性。氮化碳基纳米复合材料的制备在近些年也得到了广泛的研究。因此，将氮化碳基纳米复合材料应用在氨硼烷水解催化剂的研究中具有一定的理论和实际意义。
二、课题内容
本课题的主要内容为制备氮化碳基纳米复合材料，并将其作为催化剂研究其催化氨硼烷水解反应的性能。具体任务包括：
1.合成氮化碳基纳米复合材料。可以采用常规的水热合成法或高能球磨法制备氮化碳基纳米复合材料。在制备过程中可以添加一定的载体或其他掺杂元素，以提高复合材料的催化性能。
2.表征所制备的氮化碳基纳米复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱等手段对所制备的材料进行结构表征。对复合材料的形貌、晶体结构、元素组成等进行分析。
3.测试所制备的氮化碳基纳米复合材料的催化性能。利用氨硼烷水解反应测试催化剂的活性和选择性。通过调整反应条件（如反应温度、氢气流量等）研究催化活性的影响因素。
4.对复合材料催化氨硼烷水解反应进行反应动力学研究。通过考察反应速率随温度和反应物浓度的变化关系，确定催化反应的动力学模型及催化反应的速率常数。
五、课题进度安排及预期成果
1.第一年：
1）完成氮化碳基纳米复合材料的制备和表征，包括材料形貌、晶体结构、元素组成等方面；
2）初步测试氮化碳基纳米复合材料的催化氨硼烷水解性能；
3）根据催化反应的结果初步探究催化反应的动力学模型及速率常数，为后续研究打下基础。
2.第二年：
1）对氮化碳基纳米复合材料的制备方法和工艺进行改进和优化；
2）深入研究不同反应条件下催化氨硼烷水解的催化性能、动力学反应模型及速率常数等内容；
3）完成课题的中期报告。
3.第三年：
1）进一步优化制备工艺，提高催化剂的催化性能和稳定性；
2）完善催化反应的动力学模型，确定最优催化反应条件，并探究反应机理；
3）完成课题的结题报告和相关成果论文。
预期成果：
1.成功制备出氮化碳基纳米复合材料，并对其进行表征；
2.探究氮化碳基复合材料的催化氨硼烷水解性能，确定最优催化反应条件，研究反应机理，为制备高效廉价的催化剂提供理论基础和实验依据。
六、参考文献
1.Zhang,Y.,Zhang,Y.Y.,Wang,J.H.,etal.NitridatedCarbonNanotubesasEfficientandCost-effectiveCatalystsforNitro/AzoReductionReactions.ChemistrySelect,2016,1(4),832-838.
2.Jin,H.,Guo,W.,Xu,P.etal.Nitrogen-dopedcarbonnanomaterialsasnoble-metal-freeelectrocatalystsforoxygenreductionreaction.JournalofPowerSources,2017,342,196-203.
3.Zhang,M.,Zhao,S.,Wang,J.,etal.High-performancecompositematerialswithatunablestructuremadeofnitrogen-dopedcarbonnanotubesandmonolayerMoS2throughinsituhydrothermaltreatment.JournalofMaterialsChemistryA,2014,2(40),17185-17192.