[發(fā)明專利]一種鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710483670.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN107262130A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃彩進(jìn);吳亞偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J23/755;B82Y30/00;C01B3/04
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊,林文弘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料Ni@h-BN及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能作為一種能源載體，是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的清潔能源。但是，從儲(chǔ)氫材料中可控地釋放氫氣一直是未攻克的技術(shù)難題，極大地阻礙了氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。氨硼烷是一種理想的儲(chǔ)氫材料，這是由于它具有很高的含氫量（19.6 wt %）、穩(wěn)定性及其無毒性。氨硼烷的產(chǎn)氫方式主要有兩種：水解與熱解。金屬催化劑催化水解，可使氫氣釋放速率大幅提升，且有著極佳的可控性。過渡金屬鎳而非貴金屬中鎳，由于廉價(jià)易得而受到青睞，更重要的是鎳屬于磁性金屬，在外磁場的作用下易于集中回收，這對(duì)于催化劑的循環(huán)使用有著重要的意義。但是單一的納米金屬粒子，由于具有較高的比表面能和較強(qiáng)的范德華力,非常容易發(fā)生聚集而形成團(tuán)簇。因此，開發(fā)高效、可控、穩(wěn)定的催化劑對(duì)于氨硼烷水解產(chǎn)氫有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料Ni@h-BN及其制備方法和應(yīng)用，擬解決傳統(tǒng)金屬納米催化劑不穩(wěn)定、易團(tuán)聚等問題。本發(fā)明所制備的催化劑較穩(wěn)定且具有磁性，易回收再次利用。本發(fā)明制備方法簡單，原料廉價(jià)易得，有利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，具備顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料，以六方氮化硼作為基底負(fù)載鎳納米顆粒形成二維負(fù)載結(jié)構(gòu)，該復(fù)合納米材料標(biāo)記為Ni@h-BN。

所述的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料的制備方法為高溫焙燒法和溶劑熱法, 具體包括以下步驟：

（1）將氧化硼、尿素和硝酸銅按質(zhì)量比10:20:0.3混合，研磨成粉末；取混合樣品于剛玉磁舟里，再將其置于橫放式高溫管式爐里，反應(yīng)是在氨氣氣氛的保護(hù)下，以5℃/min速度升溫到1250℃再保持5h；取出樣品經(jīng)研磨并用硝酸洗滌，離心至膠體后干燥，得到BN載體；

（2）取步驟（1）制得的BN載體超聲分散在乙二醇中，并加入氯化鎳，攪拌0.5h，然后逐滴加入水合肼，然后140℃下水熱12h，用水和乙醇洗滌，離心干燥即得到鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料。

所述的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料用于催化氨硼烷水解產(chǎn)氫。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明的制備方法具有很好的可控性和重復(fù)性、制備過程簡單、低環(huán)境污染，有利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

（2）二維負(fù)載結(jié)構(gòu)的納米催化劑Ni@h-BN能高效催化氨硼烷水解產(chǎn)氫，同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。有磁性，易于回收，可循環(huán)利用，具有很高的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的具有不同鎳含量的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料XRD圖；圖1中： a:7.4 wt% Ni，b:22.2 wt% Ni，c: 25.0 wt% Ni，d: 26.0 wt% Ni，e: 29.3 wt% Ni；

圖2為本發(fā)明的具有不同鎳含量的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料紅外圖譜（FTIR）；圖2中： a:7.4 wt% Ni，b:22.2 wt% Ni，c: 25.0 wt% Ni，d: 26.0 wt% Ni，e: 29.3 wt% Ni；

圖3為本發(fā)明的具有不同鎳含量的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料拉曼圖譜（Raman）；圖3中： a:7.4 wt% Ni，b:22.2 wt% Ni，c: 25.0 wt% Ni，d: 26.0 wt% Ni，e: 29.3 wt% Ni；

圖4為本發(fā)明鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料透射電鏡圖（TEM）和高分辨透射電鏡圖（HRTEM）；

圖5為本發(fā)明的具有不同鎳含量的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料的催化氨硼烷水解的反應(yīng)速率圖；

圖6為本發(fā)明的鎳/六方氮化硼復(fù)合納米材料的催化氨硼烷水解產(chǎn)氫的循環(huán)性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明也不僅限于實(shí)例的內(nèi)容。

實(shí)施例1

將氧化硼、尿素和硝酸銅按質(zhì)量比10:20:0.3混合，研磨成粉末；取混合樣品于剛玉磁舟里，再將其置于橫放式高溫管式爐里，反應(yīng)是在氨氣氣氛的保護(hù)下，以5℃/min速度升溫到1250℃再保持5h；取出樣品經(jīng)研磨并用硝酸洗滌，離心至膠體后干燥，得到BN載體；取0.124g的BN載體超聲分散在乙二醇中，加入0.0558g的氯化鎳，攪拌0.5h，然后逐滴加入0.12 mL水合肼，然后140℃下水熱12h，用水和乙醇洗滌，離心干燥。