[發明專利]一種C-Co復合納米材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710590003.9
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107376916B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 孫立賢;吳廷煥;徐芬;高玉波
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J37/08;B01J35/10;C01B3/06
• 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C?Co復合納米材料，由絡合劑與無機鈷鹽發生絡合反應，然后進行熱處理制得。其比表面積為67~157 m²g^?1，且具有磁性，能被磁鐵吸引。作為硼氫化物水解制氫催化劑的應用時，放氫速率為200~1800 mL min^?1g^?1，產氫率為100%；可以通過磁鐵進行吸引回收，回收率達到99.5%，循環后產氫速率保持在100~1530mL min^?1g^?1，即保持初次的產氫速率的50~85%。其制備方法包括：1）前驅體的準備，將絡合劑、三乙胺和無機鈷鹽加入到DMF溶液中溶解混合后，進行離心、洗滌后得到前驅體；2）C?Co復合納米材料的制備，將前驅體進行熱處理制得。因此，本發明具有更優良的催化性能，特別在循環性能上具有獨特優勢，在硼氫化物水解制氫中的應用領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及催化化學技術領域，具體涉及一種C-Co復合納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人類對化石燃料的過度使用，造成了全球性的資源短缺以及能源問題，由此引發的環境的污染和氣候的變化等一系列的問題，于是迫切的尋找一條可持續的綠色能源道路，開發一種清潔高效的能源，將成為人類發展的最終出路。氫能作為一種無污染、高效而且具有很高的能量密度的能源已經受到世界各國的關注。目前的儲氫方法多種，其中氫化物儲氫因其具有高效的儲氫效率，易控制操作安全，反應條件簡單等眾多優點，成為國內外儲氫領域研究的熱點。

近年來，高容量儲氫物質（如NaBH₄，NH₃BH₃等）日漸成為許多研究人員的研究重點，其可以在室溫條件下實現高純度氫的可控釋放，不會對環境造成污染。然而，硼氫化物在沒有催化劑的條件下幾乎不會放氫，但加入催化劑后可以快速放氫，從而可實現在室溫下進行可控制備和儲存，因此，研究有效的，價格低廉的和穩定性好的催化劑且在溫和的條件下能提高氫化物的水解，對于實際的應用是有必要的。經研究證明，大多數催化劑已經證明了可以有效的加速氫化物的水解，例如：各類的過渡金屬鹽，貴金屬納米簇團等【Catal.Commun，2011，13，40-43; Int. J. Hydrogen Energ, 2009, 34, 2893-2900】。但是，由于金屬納米顆粒容易團聚和不穩定和常規方法制備的Co基催化劑材料的比表面積的大小在5~100 m²g^-1之間，直接作為催化劑在一定程度上阻礙了催化的性能【J.PowerSources2010,195, 2136-2142】。

另一方面，循環性能也是催化劑也是一項很重要的性能指標，一種循環性能好能夠有效回收利用的催化劑，是現在催化硼氫化物的水解制氫迫切需要的。例如，Rakap, M.;?zkar, S等人，制備的Co基納米催化劑循環5次后，保持率在68%【Int. J. Hydrog. Energy2010, 35, 3341–3346】。Yao, C.F.; Zhuang, L.; Cao等人，合成的Ru-Rh@PVP催化劑循環5次，保持率為31% 【J. Alloy. Compd. 2015, 649, 1025–1030】。Sun等人制備的Co-B-TiO₂納米復合材料催化劑循環10次后，保持率為76%【Ceramics International 2015， 1，899-905】。然而，他們的循環性能都不能滿足要求。主要是因為在催化劑抽濾或離心回收的過程中，很容易破壞微觀結構，極大影響循環以后的性能。

因此，改變催化劑回收手段，可以有效提高循環性能，研發一種既能保證催化性能，又能實現高效回收循環利用，具有較高循環性能的催化劑是非常迫切和具有實用意義的。

發明內容