[發明專利]一種催化氨硼烷水解制氫的銥催化劑、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201510245714.3
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104923297B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 王萬輝;楊堃;包明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C07F15/00;C01B3/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種催化氨硼烷水解制氫的銥催化劑制備方法及其在催化氨硼烷水解制氫中的應用。

背景技術

氨硼烷是一種新型的化學儲氫材料，它的質量儲氫密度高達19.6wt％，具有釋氫溫度適宜，放氫過程安全無毒，熱穩定性和化學穩定性的特質。但是氨硼烷商業化利用的關鍵是解決其放氫動力學慢、放氫量低以及有雜質氣體污染物釋放等技術問題，而解決問題的關鍵在于研制和開發出新型高效、高選擇性的催化劑。

多年來研究者們一直致力于研制和開發新型高效、高選擇性的催化劑用于催化氨硼烷釋氫的工作。利用金屬催化氨硼烷的脫氫研究展開較早，Jaska等人^[1]于2003年首次報道多相催化劑Rh配合物([Rh(1,5-cod)-(μ-Cl)]₂(cod＝1,5-環辛二烯))催化氨硼烷脫氫，但是這種催化劑在催化過程需要大量有機溶劑，反應產物不唯一，反應過程伴隨有硼吖嗪有毒氣體雜質生成。2008年Friedrich等人^[2]首次報道了過渡金屬Ru-PNP均相催化劑用于氨硼烷催化脫氫，雖然催化性能優異，但是過程需要四氫呋喃(THF)做溶劑，釋氫過程會釋放出有毒氣體硼吖嗪。2010年Willianms等人^[3]報道了含羥基的Shvo催化劑，但是依然沒有解決釋氫過程會釋放出有毒氣體硼吖嗪的問題。

氨硼烷水解放氫具有反應溫度低、放氫速率快，原料成本低的特點，可以解決放氫過程會釋放有毒氣體硼吖嗪的問題。2010年Ciganda等人^[4]首次使用過渡金屬均相催化劑(HCl{(PPh₂(o-C₆H₄CO))₂H}])，雖然催化放氫性能優異，但是催化劑水溶性太差。同年Graham等人^[5]合成的PNP型金屬銥均相催化劑，依然沒有解決催化劑水溶性差的問題。

非專利文獻：

[1]Jaska CA等Phosphorus,Sulfur,and Silicon.2004,179(4-5):733-736.

[2]Kass M等Angew Chem Int Ed.2009,48(5):905-907.

[3]Conley,BL,Williams,TJ,Chemical Communications.2010,46(26):4815-4817.

[4]Ciganda R等Dalton Trans.2010,39(31):7226-7229.

[5]Graham TW等,Angewandte Chemie International Edition.2010,49(46):8708-8711.

用于氨硼烷水解放氫的催化劑存在的缺陷是：催化性能不高，放氫過程有毒氣體雜質釋放，催化劑水溶性差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是解決用于氨硼烷制氫的現有催化劑存在的缺陷，本發明的效果和益處是合成了一種催化氨硼烷水解制氫的銥催化劑，該催化劑催化性能優異[轉化數(TON)＝1622)]，水溶性好(溶解度：5mmol/L～50mmol/L)，放氫過程不釋放有毒氣體雜質，制備方法簡單易行，可操作性強。

本發明的另一個目的是提供上述一種催化氨硼烷水解制氫的銥催化劑在氨硼烷水解制氫中的應用，在水溶液中較溫和的情況下，可以快速水解氨硼烷制氫。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種催化氨硼烷水解制氫的銥催化劑，為所示結構的催化劑(Ⅰ)和(Ⅱ)：

一種催化氨硼烷水解制氫的銥催化劑的制備方法如下：