近年来,由于经济的显著增长,能源消耗突飞猛进,环境问题也面临严峻考验。继续依靠单一的化石燃料作为能源供给已不能解决经济增长与环境保护这一关乎国民生计的重要矛盾。各国科学家都致力于寻找一种清洁、高效、安全的新能源。众多新型能源中,氢能作为众所周知的最清洁能源引起广泛关注。氢能可以作为直接能源供质子交换膜燃料电池使用,便捷的转化为电能以广泛满足各种耗能装置。然而在这条能源转化的途径中还存在一些尚未完全解决的问题,如储氢技术的安全性能和效率、供氢系统的持续便捷使用等,是急需解决的挑战性问题。硼氢化钠具有许多优点,如高储氢容量、高能量密度、安全性和可靠性等。因此NaBH4成为制氢研究的焦点,倍受国内外学者青睐。在常温自然条件下储存的NaBH4会自发进行水解反应,生成少量氢气。而学者研究的焦点就是制备一种高效率、低成本、易回收、可循环的催化NaBH4水解析氢的活性催化剂。通过对过去相关研究的归纳总结,可以发现:贵金属(如Pt、Pd、Ru、Rh等)对NaBH4水解的催化效果优异,但贵金属的昂贵费用极大地限制了其在氢能催化中的广泛应用。因此开发出物美价廉且性能优异的NaBH4水解催化剂成为亟待解决的问题。国内外学者经过多年研究发现Co及其氧化物在催化作用中成果十分显著,而且反应过程高效可控,并且值得一提的是这种元素在地壳表层广泛存在。因此,本文主要围绕Co基氧化物纳米催化剂进行制备,通过引入不同载体逐步提升催化剂的使用效率,优化催化性能,提高循环稳定性。并通过对制备方法的优化,详细地探究了催化剂的催化性能与形貌的关系。通过广泛的探索尝试,我们发现了一系列对NaBH4水解反应具有高催化性能的催化剂,并通过各种测试表征手段对催化剂的晶体结构,微观形貌,成份价态等进行了细致的分析探究。具体研究内容如下:1.采用简单的一步绿色还原的方法,成功合成了 PtO修饰的LaCoOx纳米复合催化剂(PtO/LaCoOx)。XRD测试表明此催化剂为无定型催化剂。其中,La与Co之间由于电子的相互作用形成LaCoOx复合物的同时,对Pt离子的彻底还原起到一定的抑制作用,从而形成PtO。PtO衍生得到的Pt催化剂作为高活性中心使该催化剂表现出优异的催化性能。通过对不同Pt载量的催化剂进行性能测试,发现当Pt的质量分数WPt%=7.5%时,室温下最大平均析氢速率可达到7091 mL min-1g(催化剂)-1,活化能值Ea=57.501kJmol-1 与其它载体的催化剂相比,PtO/LaCoOx复合催化剂合成过程简单且合成时间较短。相关催化剂的晶体结构、微观形貌、化合态及组成通过XRD、XPS、TEM、SEM和EDS等进行了测试表征。2.首先利用传统的水热法,合成了薄层状的锐钛矿TiO2纳米材料,在不添加任何稳定剂和表面活性剂的条件下,以NaBH4为还原剂,在室温下合成了 Pt/CoOx-TiO2复合纳米催化剂。其一,良好分散性的Pt催化剂有利于催化性能的提升;其二,CoOx在提高Pt催化剂良好分散性的同时,能够协同促进NaBH4发生氧化还原反应而分解;其三,这种形成的CoOx能够增加与Ti02表面的相互作用,这种较强的相互作用可以抑制Pt的团聚,能够显著提高复合催化剂的稳定性。通过对比纯金属Pt/CoOx纳米粒子催化性能,TiO2负载的Pt/CoOx纳米催化剂显示出极强的对碱性硼氢化钠水溶液的催化水解能力,研究表明,最高平均析氢速率可达9138 mL min-1g(催化剂)-1。同时,对Ti02载体及相应催化剂,我们采用TEM、SEM、XRD、XPS、EDS和ICP等各种测试表征手段进行了表征,并对该催化剂催化NaBH4水解反应,长期循环稳定性及其水解反应的活化能进行了细致的分析。3.首先,以Stober方法为基础,合成氨基功能化的二氧化硅纳米球(f-SiO2)。其次,通过静电吸附自组装的原理,将贵金属Ru和过渡金属Co的氧化物,成功的负载于功能化的SiO2纳米球上,制备得到了 Ru/CoOx-f-SiO2复合纳米催化剂。其中,Co的氧化物作为辅助性成份对催化剂性能的提升起到了十分重要的作用;此外,Co的氧化物能够有效的抑制Ru催化剂从f-SiO2载体上脱落和团聚,同时对载体形貌不会产生较大的改变。通过对不同Ru质量分数的催化剂进行性能测试表明,当Ru的质量分数仅为2.5 wt%时,平均析氢速率最高,可达到6093 mL min-1g(催化剂)-1。进一步研究显示,该催化剂具有较低活化能Ea=38.29 kJmol-1。研究认为,这种具有较大比表面积的f-SiO2纳米球,既能够显著提高催化剂的利用率,也能够对Ru-CoOx活性组分起到了均匀分散的作用。这种独特的复合结构催化剂,在显著提高催化剂催化性能的同时,也增强了该催化剂的循环使用的稳定性。为了能够更加详细地探究该独特结构的催化剂对催化性能的影响,我们详细地研究了 FT-IR、TEM、SEM、XRD、XPS、EDS和ICP等表征方法,分别对复合催化剂的官能团,微观形貌,晶体结构特征,元素价态和分布情况以及实际金属含量进行表征测试。