[發明專利]一種納米多孔四元合金催化劑的制備及其在氨硼烷水解制氫中的應用

有效

• 申請號: 201410349446.5
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104148084A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 鄒勇進;向翠麗;程軍;孫立賢;徐芬;褚海亮;邱樹君
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;C01B3/04
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 羅玉榮

技術領域

本發明涉及一種納米多孔四元合金材料的制備方法及應用，具體是一種納米多孔四元合金催化劑的制備及其在氨硼烷水解制氫中的應用。

背景技術

氫能作為潔凈的二次能源，近年來受到廣泛的關注。然而，氫的儲存與制備技術仍然是制約氫能商業化應用的關鍵技術。近年來，高容量化學氫化物日漸成為新興的研究熱點，在其帶動下，儲氫材料領域呈現出可逆/非可逆儲氫材料并行發展的研究格局。不同于可逆儲氫材料，化學氫化物在完成放氫后，需通過集中式化工過程完成氫化物再生，其分離處理放氫/吸氫環節的技術特點和優異的近室溫可控放氫性能為研發實用型移動氫源系統提供了新的廣闊研究空間。在眾多的化學氫化物儲氫材料中，氨硼烷水解制氫近年來受到廣泛關注，其可以在室溫條件下實現高純度氫的可控釋放，不會對環境造成污染。氨硼烷（H₃NBH₃）在水溶液中很穩定，沒有催化劑時幾乎不釋放氫氣，因此可以實現燃料液于室溫條件下的安全貯存；而加入催化劑則可顯著加速水解反應。因此，可以通過控制催化劑與H₃NBH₃燃料液的接觸與分離實現即時按需制氫。圍繞H₃NBH₃催化水解可控制氫技術，各國的科研工作者開展了大量研究但硼氫化物的水解受到催化劑的制約，開發價格低廉的非貴金屬催化劑成為硼氫化物水解的關鍵。因此新型納米多孔四元合金催化劑的發明對高效利用氫能有很重要的意義。

發明內容

本發明的目的是要提供一種納米多孔四元合金催化劑的制備及其在氨硼烷水解制氫中的應用。

實現本發明目的的技術方案是：

一種納米多孔四元合金催化劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）取一定量的CoSO₄、NiSO₄和一定量的Na₂WO₄，加入到乙醇溶液中；

（2）超聲分散0.5-3h，pH值為5-7；

（3）配置0.01-1?mol/L的NaOH溶液，取一定量的NaBH₄加入NaOH溶液中：

（4）將步驟（3）的溶液用堿式滴定管緩慢地向步驟（2）溶液中滴加，并用磁力攪拌器對步驟（2）的溶液進行攪拌；

（5）滴加完成后，過濾、洗滌、干燥。

步驟（1）所述CoSO₄、NiSO₄、Na₂WO₄與乙醇的重量份配比為：CoSO₄︰NiSO₄︰Na₂WO₄︰乙醇=5︰0.1︰0.1︰100。

步驟（3）所述的NaBH₄與NaOH溶液的重量體積比為：NaBH₄︰NaOH溶液=2g︰20-100ml。

上述納米多孔四元合金催化劑在氨硼烷水解制氫中的應用，是：

A）將所制備的催化劑分散到0.03?mol/L?H₃NBH₃的水溶液中，密封，通過恒溫水浴控制溶液的溫度；

B）將產生的氫氣通過排水法收集，記錄單位時間內產生的氫氣的體積，得到放氫的速率。

本發明通過納米多孔四元合金催化劑催化氨硼烷的水解；其可以在常溫常壓下實現催化水解，其比表面積達到300?m²/g,?水解放氫的速率可達5?L?/（min·g），比在水中合成的常規催化劑提高了5倍。

本發明的工作原理是：

金屬離子在硼氫化物的作用下，被還原出來，控制反應條件，可以得到納米多孔合金，其具體的反應原理如下：本發明采用硼氫化鈉作為還原劑，將Co、Ni、W、B從溶液中還原出來，。

BH^?₄?+?2H₂O→BO^?₂?+?4H₂↑?

BH^?₄?+?2Co²⁺?+?2H₂O→2Co?+?BO₂^-?+?4H⁺?+?2H₂↑