[發明專利]一種氨硼烷水解釋氫用釕鈷雙金屬納米負載型催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710494789.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107376996A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 周立群;寧紅輝;魯迪;陳錳寰;李悅;張樹人;劉紅英;王崢
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J23/89;B01J37/34;B01J37/16;B82Y30/00;B82Y40/00;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

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鈷雙金屬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

由于能源危機和環境惡化，科學家們紛紛開發新能源以代替化石能源。在眾多的新型能源中，氫能是一種理想的能源，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，其重要性越來越顯著。在諸多儲氫材料中，含氫量高并且釋氫速率快的氨硼烷(NH₃BH₃，簡稱AB)是一種極具應用潛力的儲氫材料。氨硼烷含氫量高達19.6wt％，無毒，常溫下穩定，環境友好，在無催化劑時，室溫下不發生水解釋氫。因此制備性能優良的催化劑是氨硼烷能否成為具有實用價值的儲氫材料的核心。

金屬催化劑具有較高的催化活性和穩定性，是催化氨硼烷水解釋氫的首選，在各種金屬催化劑中，貴金屬的催化活性最高，常用的貴金屬主要有Pt、Pd、Rh、Ru等。但由于貴金屬儲量稀少，價格昂貴，阻礙其應用和發展。非貴金屬雖然成本低，但催化性能有待提升，如果將貴金屬與非貴金屬協同催化，既可降低生產成本，又能提高其催化活性和穩定性，是催化劑的最佳選擇。此外，雙金屬的粒子尺寸、組成以及分散性等也是影響催化劑活性的關鍵因素。當催化劑的金屬粒子尺寸達到納米級，將導致比表面積增大，活性位點增多，金屬粒子與客體分子的接觸面積也增大，從而提高其催化活性。由于金屬有機骨架(MOFs)材料具有比表面積大，優良的空洞結構，負載能力強，性能穩定，是金屬粒子的合適載體，特別是金屬有機骨架MIL-110負載Ru和Co，由于其多孔結構和巨大的比表面積，能使金屬粒子在孔洞內外均勻鑲嵌和分散。至目前為止，還未見到有關RuCo負載于MIL-110協同催化氨硼烷水解釋氫的相關報道或者資料。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雙金屬負載型催化劑RuCo@MIL-110具有十分重要的意義。

本申請人在此前的中國發明專利(申請號：201610613243.1，申請日：2016.07.29)提出了一種用于氨硼烷水解釋氫的三元納米催化劑及其制備方法，該催化劑以貴金屬Ru和非貴金屬CuCo為活性組分，以金屬有機骨架材料MIL-101為載體，用MIL-101負載三金屬RuCuCo納米粒子，通過還原前驅體釕鹽、銅鹽、鈷鹽得到三元納米催化劑RuCuCo@MIL-101。室溫25℃時，其催化氨硼烷水解釋氫的TOF值為241.2molH₂×min^-1(mol×Ru)^-1，經過五次的循環后，催化劑的活性僅為原來的54％，可見該催化劑的催化效果和穩定性均不夠理想。

本申請人在此前的中國發明專利(申請號：201610607703.X，申請日：2016.07.29)提出了一種核殼結構負載型碳納米管催化劑及其制備方法，該催化劑以碳納米管(CNTs)為載體，以釕鹽、鈷鹽、鎳鹽為反應物，以氨硼烷為還原劑，采用液相浸漬還原法制得催化劑Ru@CoNi/CNTs。室溫25℃時，其催化氨硼烷水解釋氫的TOF值為408.9molH₂×min^-1(mol×Ru)^-1，經過五次的循環后，催化劑的活性僅為原來的60％，可見該催化劑的催化效果和穩定性均不夠理想。

有鑒于此，本發明提出一種氨硼烷水解釋氫用釕鈷雙金屬納米負載型催化劑及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有產品的不足，實現低成本、快速高效催化氨硼烷水解釋氫。本發明提供一種氨硼烷水解釋氫用釕鈷雙金屬納米負載型催化劑及其制備方法，采用簡易的水熱技術得到金屬有機載體MIL-110，再通過NaBH₄還原法使金屬Ru和Co負載于MIL-110上，工藝簡單、原料易得、成本低、適合于工業化生產；而且制備的釕鈷雙金屬納米負載型催化劑RuCo@MIL-110在室溫下催化氨硼烷水解釋氫具有很高的催化活性和循環穩定性。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種氨硼烷水解釋氫用釕鈷雙金屬納米負載型催化劑，以釕和鈷為活性組分，以金屬有機骨架MIL-110為載體，將釕鈷合金納米粒子負載于MIL-110上得到釕鈷雙金屬納米負載型催化劑RuCo@MIL-110。

一種氨硼烷水解釋氫用釕鈷雙金屬納米負載型催化劑的制備方法，包括如下步驟：