[發明專利]一種C-Co納米復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810015771.6
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108160078A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 孫立賢;李晶華;徐芬;吳廷煥;洪先永
• 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;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納米復合材料，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67~150 m²g^?1，且循環性能良好。作為硼氫化物水解制氫催化劑的應用時，放氫速率為3500~3600mL min^?1g^?1，產氫率為100%；循環后產氫速率保持在2000~3200mL min^?1g^?1，即保持初次的產氫速率的50~85%。其制備方法包括：1）將絡合劑加入到DMF中，然后加入三乙胺，加熱攪拌至完全溶解得到絡合劑溶液，同時將無機鈷鹽加入到DMF中超聲至完全溶解得到無機鈷鹽溶液，將上述絡合劑溶液和無機鈷鹽溶液混合后進行離心，洗滌后得到前驅體；2）C?Co納米復合材料的制備，將前驅體進行熱處理制得。本發明的優點是：通過絡合劑與無機鈷鹽發生絡合反應，然后進行熱處理制得，制備工藝簡單，用來催化硼氫化物的水解，提高了催化效率，循環性能優良，而且產品性能穩定，制造成本低。

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納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著全球性能源資源的日益枯竭以及大量利用化石能源帶來的一系列的環境問題，尋找可持續發展的綠色能源迫在眉睫。氫能作為一種無污染、潔凈的二次能源，是當前能源科學界的研究的重中之重。然而氫的儲存與制備技術仍然是制約氫能商業化應用的關鍵技術。目前的儲氫方法，其中金屬氫化物儲氫因其具有高效的儲氫效率反應條件簡單,易控制操作安全等特點,成為國內外儲氫領域研究的熱點。在眾多的化學氫化物儲氫材料中,硼氫化物水解制氫近年來受到廣泛關注,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。硼氫化物在水溶液中很穩定,沒有催化劑時幾乎不釋放氫氣,因此可以實現燃料液于室溫條件下的安全貯存，而加入催化劑則可顯著加速水解反應。因此開發價格低廉的非貴金屬催化劑成為催化硼氫化物水解的關鍵。

目前，很多研究工作者開發了很多催化劑，加速了硼氫化物的水解，但是放氫速率不是很高，循環性能也不是很好。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。雖然中國現有的專利201710590003.9公開了一種絡合劑DTPA和無機鈷鹽合成的催化劑，加速了硼氫化物的水解，也提高了循環的性能，但是放氫速率不是很高。分析其原因是由于DTPA與無機鈷鹽絡合的時候空間位阻并不十分匹配，導致形成的絡合物穩定常數小。

EDTA與金屬離子配合生成具有多個五元環的絡合物，且所形成的絡合物的穩定常數很大，并且與無機鈷鹽絡合的時候空間位阻適中，剛好可以滿足Co離子發生絡合反應的條件，能夠實現提高放氫速率，達到改善硼氫化物水解的目地。

發明內容

本發明的目的是要提供一種C-Co納米復合材料的制備方法以及應用。其原理是由絡合劑和金屬離子經過絡合反應生成絡合物，然后通過熱處理制備出納米復合材料的催化劑。EDTA與金屬離子配合生成具有多個五元環的絡合物，且所形成的絡合物的穩定常數很大，與Co原子結合能力剛好合適，合成得到的催化劑具有高的催化性能，加速了硼氫化物的放氫速率，并且循環性能良好，合成方法簡單，價格低廉。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

C-Co復合納米材料，由絡合劑與無機鈷鹽，以一定物質的量之比發生絡合反應生成的絡合物，然后將絡合物進行熱處理，從而制得C-Co復合納米材料；其比表面積為120~150m²g^-1；具有磁性，能被磁鐵吸引。

C-Co復合納米材料作為硼氫化物水解制氫催化劑的應用，催化硼氫化物水解放氫速率為3500~3600mL min^-1g^-1，產氫率為100%；可以通過磁鐵進行回收，經過15次循環后，回收率為99~100%，循環使用時，產氫速率保持在2000~3200mLmin^-1g^-1，即保持初次的產氫速率的50~85%。