[發明專利]一種氨硼烷水解釋氫用釕磷合金納米負載型催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710493644.2
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107442176A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 周立群;李悅;魯迪;陳錳寰;潘亞熙;劉紅英;王崢
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;C01B3/06
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武

本發明提供一種氨硼烷水解釋氫用釕磷合金納米負載型催化劑及其制備方法，以貴金屬釕和非金屬磷為活性組分，以金屬有機骨架UIO?66為載體，將釕磷合金納米粒子負載于UIO?66上得到釕磷合金納米負載型催化劑RuP@UIO?66。RuP合金粒子平均粒徑約為1nm。該催化劑是一種貴金屬/非金屬負載型催化劑，在室溫下，在催化氨硼烷水解釋氫中表現出高的催化活性，反應的活化能(Ea)為33.15kJmol^?1、轉化頻率(TOF)為396.04molH₂·min^?1(mol·Ru)^?1；該催化劑經過5次循環后仍保留54.6％的催化活性，具有較高的抗毒性和循環穩定性。該催化劑與單金屬負載型以及雙金屬無負載催化劑相比，表現出更高的催化活性。與傳統的貴金屬催化劑相比，該催化劑具有成本低廉，工藝簡單，原料易得，適合工業化生產，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體涉及一種氨硼烷水解釋氫用釕磷合金納米負載型催化劑及其制備方法，屬于納米催化材料領域。

背景技術

氫作為一種新型的清潔能源，具有安全環保、來源廣泛、適用范圍廣等特點，在氫燃料汽車、發電、照明以及城市生活等方面，其重要性日益凸顯。開發氫作為能源載體的關鍵在于尋找合適的儲氫材料。氨硼烷(NH₃BH₃，簡稱AB)因其含氫量高(19.6wt％)，在室溫下穩定，且對環境無不良影響，已被確定為一種很有前景的儲氫材料。1mol的AB在催化劑的作用下，通過水解能釋放出3mol的H₂，釋氫量很高，其釋氫速率隨催化劑的不同而有較大差異，因此，研究和開發新型高效的氨硼烷水解釋氫的催化劑是當前研究的熱點。貴金屬被認為是水解氨硼烷最好的催化劑，是因為貴金屬具有良好的穩定性、強的耐用性、高的活性以及優良的抗中毒能力。但是，有限的資源和高昂的價格嚴重限制了貴金屬在實際中的應用，因此，通過摻雜非貴金屬或非金屬到催化劑中是降低成本的一個重要的手段。

磷元素具有豐富的電子，在催化過程中能起協同作用。在貴金屬中摻雜磷單質，既能降低成本，又有良好的協同催化作用，進而研發一種成本低催化效果高的催化劑。次磷酸二氫鈉(NaH₂PO₂)是一種溫和的還原劑，能將金屬離子還原為金屬單質，而自身產物為磷，并形成金屬和磷的合金。為了提高金屬和磷合金納米粒子更好的催化活性和循環穩定性，制備出負載型催化劑是一個研究方向。金屬有機骨架(MOFs)，由于其多孔結構和巨大的表面積，能使金屬和非金屬粒子在孔洞內外均勻鑲嵌，且分散均勻，顆粒尺寸小，是一類優良的載體，特別是UIO-66具有豐富的結構、耐高溫、耐腐蝕以及強的負載能力，能使金屬或者非金屬等負載物在其表面均勻鑲嵌和分散，提高催化活性和循環穩定性。

至目前為止，關于RuP合金的專利：中國發明專利(申請號：200610147680.5，申請日：2006.12.21)提供了一種用于液相麥芽糖加氫制備麥芽糖醇的二元非晶態釕磷合金，該合金的納米粒徑為5-50nm，粒徑比較大。關于UIO-66載體的專利：中國發明專利(申請號：201510063139.5，申請日：2015.02.06)提供了微波溶劑熱法制備金屬有機框架材料Uio-66的方法，制備步驟如下：以ZrCl₄為金屬源，對苯二甲酸(H₂bdc)為配體，甲酸為模板劑，通過微波溶劑熱法合成。該方法耗時太長，需要五天的時間才能得到產品Uio-66。

但還未見到有關釕和磷負載于UIO-66上協同催化氨硼烷水解釋氫的相關資料。因此，開發一種低成本高活性的用于催化氨硼烷水解釋氫的釕磷合金納米負載型催化劑RuP@UIO-66具有十分重要的意義。

有鑒于此，本發明提出一種氨硼烷水解釋氫用釕磷合金納米負載型催化劑及其制造方法。

發明內容