[發明專利]一種氨硼烷制氫用催化劑Ni2-x

有效

• 申請號: 202010013422.8
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111167495B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 李保軍;崔燦燦;劉艷艷
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/06
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于氨硼烷水解制氫技術領域，公開一種氨硼烷制氫用催化劑Ni_2?xFe_x@CN?G及其制備方法。所述催化劑的結構為氮摻雜碳包覆的NiFe納米顆粒生長在石墨烯納米片上。制備方法：（1）、制備前驅體Ni_2?xFe_x?LDH@PDA?GO復合材料：（1a）、將GO分散于水中，獲得GO分散液；（1b）、將鎳鹽、鐵鹽、尿素溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液加入到GO分散液中，攪拌均勻，加入堿性溶液，再攪拌均勻，加入多巴胺溶液，攪拌24?72 h后，控溫在120?140℃水熱反應24?48 h；冷卻至室溫，然后抽濾、干燥，制得前驅體Ni_2?xFe_x?LDH@PDA?GO復合材料；（2）、將前驅體Ni_2?xFe_x?LDH@PDA?GO復合材料在惰性氣氛保護下煅燒，降至室溫，加入乙醇鈍化，烘干、研磨，制得催化劑Ni_2?xFe_x@CN?G。本發明所制備的催化劑用于氨硼烷制氫具有很高的活性。

技術領域

本發明屬于氨硼烷水解制氫技術領域，具體涉及一種氨硼烷制氫用催化劑Ni_2-xFe_x@CN-G及其制備方法。

背景技術

氫能作為一種可持續、清潔的能源，是能夠取代傳統化石燃料（煤、石油和天然氣等）的最有希望的候選者之一。但是，氫氣的儲存和運輸是氫能發展的關鍵問題。在新型儲氫材料中，氨硼烷具有高氫含量（19.6 wt%）、低分子量（30.87 g/mol）、無毒、高穩定性，并且在空氣和水溶液中具有良好的穩定性的特點。這些優點使氨硼烷作為儲氫材料吸引了人們的目光。同時，合適催化劑的存在有助于氨硼烷釋放氫氣，氨硼烷經催化水解后可有效釋放氫氣，每摩爾氨硼烷釋放為3 mol氫氣。貴金屬基催化劑，如Pt、Pd、Ru、Rh等具有優良的催化氨硼烷水解活性。然而，這些貴金屬的高成本和在自然界中含量較低極大地阻礙了它們的普遍應用。因此，基于具有低制造成本和地球含量豐富的元素并且性能較高的催化劑對于工業化是高度期望的。

因此，研究開發無貴金屬催化劑是目前該領域的研究熱點和重點。其中包括氧化物、磷化物、硼化物等。在所有報道的無貴金屬催化劑中，鈷基催化劑是催化氨硼烷水解最有吸引力和最有活性的催化劑。但是鈷基催化劑在催化劑制備和液相催化反應中易團聚。所以，開發出更穩定、成本更低、活性更強的催化體系是必要的。由于鎳基催化劑的價格較低，地球元素含量較高，因此鎳催化劑表現出較好的性價比。鎳基催化劑與鈷基催化劑相比，由于鎳基催化劑的活性較低，所以長期以來沒有受到重視。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷與不足，本發明的目的在于提供一種氨硼烷制氫用催化劑Ni_2-xFe_x@CN-G及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種氨硼烷制氫用催化劑，所述催化劑的分子式為Ni_2-xFe_x@CN-G，0≤x≤2；所述催化劑的結構為氮摻雜碳包覆的NiFe納米顆粒生長在石墨烯納米片上。

所述的氨硼烷制氫用催化劑的制備方法，步驟如下：

（1）、制備前驅體Ni_2-xFe_x-LDH@PDA-GO復合材料：

（1a）、將GO分散于水中，獲得GO分散液；

（1b）、將鎳鹽、鐵鹽、尿素溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液加入到GO分散液中，攪拌均勻，加入堿性溶液，再攪拌均勻，加入多巴胺溶液，攪拌24-72 h后，控溫在120-140 ℃水熱反應24-48 h；冷卻至室溫，然后抽濾、干燥，制得前驅體Ni_2-xFe_x-LDH@PDA-GO復合材料；