[發(fā)明專利]多孔碳納米催化劑、制備方法及其應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910037412.5 | 申請日： | 2019-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN109647369B | 公開（公告）日： | 2022-03-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳建榮;徐琳祥;仲淑賢;柏嵩;徐燕;楊利寧 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江師范大學(xué) |
| 主分類號： | B01J21/18 | 分類號： | B01J21/18;B01J35/10;B82Y40/00;C01B3/06;C01B3/04;C07D251/56 |
| 代理公司： | 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619 | 代理人： | 佟林松 |
| 地址： | 321004 *** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多孔 納米 催化劑 制備 方法 及其 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明實施例公開了一種多孔碳納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：將前驅(qū)體、鈷鹽、鉬鹽混合均勻進(jìn)行研磨后，邊通氮氣邊煅燒，先以2.3℃/min速率加熱到550℃恒溫4h，再以3℃/min速率加熱到700～900℃恒溫2h后冷卻，其中，前驅(qū)體選自三聚氰胺二硼酸鹽。本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過引入鉬這種過渡金屬，降低活性表面積減少的概率，修飾多孔碳納米催化劑的表面結(jié)構(gòu)，避免了多孔碳納米催化劑的易團(tuán)聚和不方便回收的問題，同時采用碳納米材料為支撐結(jié)構(gòu)，以石墨烯包裹的鈷納米顆粒嵌入到硼氮摻雜的多孔碳納米球中，可以增大多孔碳納米催化劑的比表面積，達(dá)到了安全、廉價、環(huán)保、高效的催化水解制氫的目的，在燃料化學(xué)移動制氫方面具有比較好的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明實施例涉及納米復(fù)合材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種多孔碳納米催化劑、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)
化石燃料的枯竭和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題引發(fā)了對清潔和可持續(xù)替代能源的迫切需求。氫是最有前景的清潔和可再生能源，它已經(jīng)在解決環(huán)境和能源危機的方面發(fā)揮了重要作用。然而，在正常環(huán)境條件下安全有效地釋放氫氣仍然是全球范圍內(nèi)亟待解決的技術(shù)難題。像金屬合金混合物、金屬硼氫化物-金屬雜化物和氨硼烷等固態(tài)儲氫材料已經(jīng)引起了強烈的關(guān)注。含氫量19.6％的氨硼烷(AB)在普通儲存條件下很穩(wěn)定又是具有很好潛能的制氫便攜式裝置，所以利用AB催化制氫的報道也不少見了。AB的水解制氫反應(yīng)與其熱脫氫生成氫氣的反應(yīng)相比，不需要高溫條件，在室溫下利用適當(dāng)?shù)募{米催化劑水解1molAB就可以制取3molH2。AB的水解制氫反應(yīng)具有高效、便捷等優(yōu)勢不言而喻。
目前金屬催化劑，如：銅、金、鐵等，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境催化、氨與甲醇合成、費托合成和烴類轉(zhuǎn)化等工業(yè)。迄今為止，各種各樣的催化劑體系已經(jīng)在AB的水解方面進(jìn)行了測試，還通過使用Pt、Ru和Rh等貴金屬實現(xiàn)了快速制氫，但是由于Pt、Ru和Rh等貴金屬價格昂貴、資源有限限制了它們的實際應(yīng)用。
為了替代貴金屬，像Co等穩(wěn)定的非貴金屬已經(jīng)被研發(fā)出來了。但是目前報道的較多催化劑由于比表面積小和非磁性等缺點，經(jīng)常易團(tuán)聚和不方便回收。這樣嚴(yán)重影響了它們的催化活性和循環(huán)利用制氫的效果。
綜上所述，提供一種穩(wěn)定、易回收、活化能低和可快速制氫的材料的制備方法是目前亟需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施方式的目的在于提供一種多孔碳納米催化劑、制備方法及其應(yīng)用，提供了一種穩(wěn)定、易回收、活化能低和可快速制氫的材料的制備方法，達(dá)到了安全、廉價、環(huán)保、高效的催化水解制氫的目的。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種多孔碳納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：
將前驅(qū)體、鈷鹽、鉬鹽混合均勻進(jìn)行研磨后，邊通氮氣邊煅燒，先以2.3℃/min速率加熱到550℃恒溫4h，再以3℃/min速率加熱到700～900℃恒溫2h后冷卻，其中，前驅(qū)體選自三聚氰胺二硼酸鹽。
本發(fā)明的實施方式還提供了一種上述多孔碳納米催化劑的制備方法制備得到的多孔碳納米催化劑。
本發(fā)明的實施方式還提供了多孔碳納米催化劑在催化水解氨硼烷制氫中的應(yīng)用。
本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過引入鉬這種過渡金屬，降低活性表面積減少的概率，修飾多孔碳納米催化劑的表面結(jié)構(gòu)，避免了多孔碳納米催化劑的易團(tuán)聚和不方便回收的問題，同時采用碳納米材料為支撐結(jié)構(gòu)，以石墨烯包裹的鈷納米顆粒嵌入到硼氮摻雜的多孔碳納米球中，可以增大多孔碳納米催化劑的比表面積，使得多孔碳納米催化劑具有更好的催化活性和選擇性，提供了一種穩(wěn)定、易回收、活化能低和可快速制氫的材料的制備方法，達(dá)到了安全、廉價、環(huán)保、高效的催化水解制氫的目的，在燃料化學(xué)移動制氫方面具有比較好的應(yīng)用前景。
另外，前驅(qū)體的制備方法包括以下步驟：
將硼酸和三聚氰胺混合后進(jìn)行溶解；
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