[發(fā)明專利]過渡金屬磷化物作為硼氫化物水解反應(yīng)制氫催化劑的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610146184.1
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN107188122B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫旭平;崔亮
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;B01J27/185
• 代理公司: 51214 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鐘瑩潔;吳彥峰<國際申請>=<國際公布>

本發(fā)明公開了過渡金屬磷化物作為硼氫化物水解反應(yīng)制氫催化劑的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次將過渡金屬磷化物應(yīng)用于硼氫化鈉的水解制氫技術(shù)領(lǐng)域并用于催化水解制氫，其表現(xiàn)出優(yōu)異的催化效率和循環(huán)及熱穩(wěn)定性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水解制氫的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及過渡金屬磷化物作為硼氫化物水解反應(yīng)制氫催化劑的應(yīng)用。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，能源消耗的增加和化石燃料的快速使用使人類面臨著開發(fā)高效可持續(xù)能源的嚴(yán)峻問題。因此，為了實(shí)現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)清潔的可再生能源已迫在眉睫。氫是一種具有高燃燒值、高效率和清潔的可替換傳統(tǒng)化石的新能源。但是，目前氫能的生產(chǎn)還主要是依靠煤、天然氣的重整來獲得，這必然會加劇非可再生能源的消耗并且?guī)憝h(huán)境污染問題。通過水解一些含氫量高的化合物來制備氫氣是一種簡單，高效，安全的儲存和制備氫氣的方式，例如硼氫化鈉(NaBH₄),硼氫化鋰(LiBH₄)和氨硼烷(NH₃BH₃)等，尤其是其中硼氫化鈉的水解。硼氫化鈉的具有氫氣儲量高，水解條件溫和，原料成本低，反應(yīng)可控等優(yōu)點(diǎn)，是最理想的氫源。其中，硼氫化鈉水解反應(yīng)的方程式如下：

NaBH₄+H₂O→NaBO₂+4H₂

正常情況下硼氫化鈉的水解反應(yīng)非常緩慢，而當(dāng)加入一定量的催化劑，該水解反應(yīng)速率會明顯加快。因此，催化劑是控制硼氫化鈉水解制氫速率的核心。

目前，基于貴金屬(Pt,Ru,Pd等)和非貴金屬(Co,Ni,Fe等)的催化體系是過去幾十年主要開發(fā)的硼氫化鈉水解制氫的催化劑。雖然大量文獻(xiàn)和專利致力于該類催化體系催化效率的提高，并取得顯著成績，但是對于催化體系的穩(wěn)定性和可控性則研究不足。實(shí)踐證明，直接將催化劑負(fù)載到基底表面上，受限于催化劑與基底的粘附力的限制，導(dǎo)致催化劑活性面積降低、易脫落。因此，通過特殊方法將催化劑金屬牢牢負(fù)載到基底表面的同時又要保持較高的活性面積是近年硼氫化鈉水解制氫研究的重點(diǎn)方向。

目前用于催化硼氫化鈉水解的過渡金屬類催化劑主要是硼化類，合金類等，磷化類過渡金屬用于催化硼氫化鈉水解并沒有專門報道，而在電化學(xué)催化制氫方面，磷化類過渡金屬已經(jīng)被證明具有優(yōu)異的催化性能。因此，制備過渡金屬磷化物用于硼氫化鈉水解具有重要的應(yīng)用前景和意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有催化體系的缺陷，提供能夠應(yīng)用于硼氫化鈉水解制氫且效率更高、更可靠的催化劑及其應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種過渡金屬磷化物作為硼氫化物水解反應(yīng)制氫催化劑的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用的一個實(shí)施例，將過渡金屬磷化物作為催化劑直接與硼氫化物的堿性水溶液相接觸，實(shí)現(xiàn)硼氫化物的快速、高效水解制氫。

根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用的一個實(shí)施例，所述硼氫化物為堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物，所述硼氫化物的堿性水溶液中硼氫化物的含量為0.1～15wt％。

根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用的一個實(shí)施例，所述過渡金屬磷化物中含有一種或多種過渡金屬元素，所述過渡金屬元素為鐵、鈷、鎳、銅、鉬、鎢或釩。

根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用的一個實(shí)施例，所述過渡金屬磷化物為納米結(jié)構(gòu)、納米復(fù)合結(jié)構(gòu)或者原位生長在基底上的納米膜結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用的一個實(shí)施例，所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)以納米結(jié)構(gòu)為載體并包括負(fù)載在所述載體表面上的過渡金屬磷化物。

根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用的一個實(shí)施例，所述載體選自納米碳管、石墨烯、納米碳纖維、活性碳、二氧化鈦納米線和二氧化鈦納米管氧化錳納米線中的一種或多種。