[發明專利]一種納米纖維負載鈷銀合金材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710469472.5
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107321383B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 褚海亮;李年譜;邱樹君;鄒勇進;向翠麗;徐芬;孫立賢
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J35/06;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/16;C01B3/06;D01F6/38;D01D5/00
• 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: 周雯

本發明公開了一種納米纖維負載鈷銀合金材料，由靜電紡絲法制備納米纖維，再通過浸漬化學還原法制備鈷粒子，然后通過氧化還原法制備鈷銀合金并負載到納米纖維上制得。其制備方法包括以下步驟：1）靜電紡絲法制備納米纖維；2）通過浸漬化學還原法先制備鈷粒子；3）通過氧化還原法制備鈷銀合金并負載到納米纖維。本發明材料作為氨硼烷水解制氫催化劑的應用時，40 min完成放氫，放氫速率高，循環測試表明，具有優良的循環性能。本發明納米纖維以圓柱狀的形式存在，具有高比表面積，性質穩定，鈷銀合金均一、穩定地負載到納米纖維上，分散均勻且不發生團聚，能快速地催化氨硼烷水解制氫，因此，在制氫、燃料電池等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲技術和氨硼烷催化水解制氫技術領域，具體涉及一種納米纖維負載鈷銀合金材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟的迅速發展與人口的不斷增長，能源的需求量在日益的膨脹。雖然化石燃料仍占據能源結構的大幅比例，但化石燃料是不可再生資源，并給環境帶來一定的污染，由此產生的嚴重的能源危機問題日益突顯。解決此類問題的關鍵因素是開發新型可再生低碳綠色能源及其高效清潔儲存轉化技術。

氫能作為一種儲量豐富、能量密度高、使用方便、應用廣泛的二次能源，受到了國內外科研工作者的廣泛關注。氫能是一種理想的二次能源。氨硼烷（NH₃BH₃，AB）具有19.6 %（wt，質量分數）的氫含量而受到廣泛關注。氨硼烷熱分解放氫具有放氫誘導期較長、有揮發性副產物等缺點。近年來，人們成功研究出幾種促進氨硼烷熱分解放氫，抑制副產物生成和經濟、高效的氨硼烷再生技術。這些令人矚目的技術為氨硼烷作為儲氫材料應用于車載系統提供了廣闊的前景。

氨硼烷水解制氫的非貴金屬催化劑中，金屬鈷表現出良好的催化性能，Yang等人運用原位合成的方法還原鈷并負載在石墨烯上催化氨硼烷水解制氫研究，純鈷粒子催化氨硼烷制氫在55 min完成放氫，負載在石墨烯上的鈷催化劑催化氨硼烷放氫約在10 min完成，該技術方案存在以下技術問題：1）制備氧化石墨烯條件復雜苛刻，共用了六步合成；2）使用大量石墨烯，成本高；3）制備出的催化劑，五次循環后，反應速率降為初次催化的50%，循環性能有待提高。

納米纖維具有直徑小、比表面積大以及易于實現表面功能化的優點，受到廣泛的關注。在眾多制備納米纖維的方法中，靜電紡絲法是一種高效的技術，該方法是通過高分子溶液在靜電場中帶電，變形拉伸并經過溶劑揮發而得到納米纖維，其中同軸共紡技術由于能制備芯-殼(core-shell)結構的納米纖維，也越來越引起人們的關注。靜電紡絲技術在1934年首先由Formhals提出，到了20世紀80年代，才有人開始對該技術進行大量的實驗和理論研究。近年來，隨著納米材料研究的興起，人們發現，由靜電紡絲法制得的纖維的直徑可以達到納米級，使得這種技術重新受到重視。目前，主要是從事化工和高分子領域的科學家在研究靜電紡絲。

靜電紡絲納米纖維具有很多優點，例如大的比表面積、高的長徑比和孔隙率等結構特點，還有制備簡單、產率高的生產特點，這些對于學術界和工業界都極具吸引力。目前，已知的各種各樣的納米纖維可以被用在能源、環境、醫療、環境及國防等各個領域。

Sun等人通過聚丙烯晴高分子制備前驅體，運用靜電紡絲的方法產生的納米纖維負載金屬Pd 在制氫領域有一定的突破。但是，該方法制備的催化劑約在90 min后放完氫氣，而且放氫量不高，沒有把氨硼烷里面的氫氣完全釋放。另外附著在納米纖維表面的納米粒子活性較低。因此，尋求一種制備方法簡單、比表面積大、纖維分布均勻、表面活性強的高效催化的納米纖維成為當前研究的熱點。

發明內容

本發明的目的是通過靜電紡絲的方法制備納米纖維，并進行負載鈷銀合金，獲得大的比表面積，讓鈷銀合金能均勻分布在纖維上不發生團聚，從而能實現快速的催化氨硼烷制氫，并具有優良循環性能的納米纖維負載鈷銀合金材料。