[發(fā)明專利]改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑的制備方法

在審

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• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111111779A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉紅宇;王詩雅;米宏偉;冉翠;吳禮明;吳凱月;許欣瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 劉亞莉;壽寧

本發(fā)明涉及一種改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑的制備方法，先將氧化石墨烯用乙二胺改性，將得到的乙二胺改性氧化石墨烯分散于蒸餾水中，分別加入Co²⁺和Ni²⁺，磁力攪拌20min，加入硼氫化鈉，攪拌至無氣體產(chǎn)生，得到改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑，其結(jié)構(gòu)為Ni_x?Co_1?x/乙二胺改性氧化石墨烯，x＝0.1?0.9，鎳鈷催化劑均勻分布于乙二胺改性氧化石墨烯片層上。本發(fā)明鎳鈷離子先與改性氧化石墨烯的氨基配位絡(luò)合，“固定”在改性氧化石墨烯片層上，避免了在還原過程中催化劑粒子的團(tuán)聚；乙二胺的牢籠效應(yīng)束縛了催化劑顆粒，使催化劑顆粒難以脫落，提高了催化劑的催化活性和循環(huán)催化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

隨著石油、天然氣等資源的日漸枯竭和環(huán)境污染的日益加重，清潔能源越來越被人們重視。目前，氫能源是最具有發(fā)展前景的清潔能源之一，氫氣燃燒后的唯一產(chǎn)物為水，沒有任何污染物。另一方面，氫氣的制備可通過水或其它氫化物的分解而制備。研究表明，氨硼烷的儲氫量高達(dá)19.6wt％，此外，氨硼烷在水中可穩(wěn)定存在。與在水中會慢慢分解的硼氫化鈉相比，氨硼烷具有較高的儲氫量，并且易于儲存。由于氨硼烷的水解脫氫需要在催化劑的催化下進(jìn)行。傳統(tǒng)氨硼烷的催化劑為貴金屬催化劑如Pt、Ru、Pd等，由于其價格昂貴，故難以實現(xiàn)工業(yè)化。目前氨硼烷水解脫氫催化劑的研究熱點之一為價格便宜的過渡金屬催化劑，相比于單一組分的過渡金屬催化劑，雙組分催化劑往往具有協(xié)同作用，因而具有更高的催化活性。然而，催化劑在使用后往往存在團(tuán)聚、結(jié)塊現(xiàn)象，從而極大地降低了催化劑的循環(huán)催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑的制備方法，催化劑的結(jié)構(gòu)為Ni_x-Co_1-x/乙二胺改性氧化石墨烯，x＝0.1-0.9，鎳鈷催化劑均勻分布于乙二胺改性氧化石墨烯片層上，可有效避免催化劑顆粒在還原氨硼烷時的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而具有良好的循環(huán)催化活性。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備催化劑載體-乙二胺改性氧化石墨烯：向GO溶液中滴加乙二胺溶液，常溫下攪拌30min后，升溫至30-40℃攪拌反應(yīng)1h，過濾、洗滌、干燥后，得到乙二胺改性氧化石墨烯；

(2)制備負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑：將乙二胺改性氧化石墨烯分散于蒸餾水中，分散液超聲震蕩30min后，分別加入Co²⁺和Ni²⁺，磁力攪拌20min，加入硼氫化鈉，攪拌至無氣體產(chǎn)生，得到改性氧化石墨烯負(fù)載型鎳鈷雙金屬納米催化劑，其結(jié)構(gòu)為Ni_x-Co_1-x/乙二胺改性氧化石墨烯，x＝0.1-0.9，鎳鈷催化劑均勻分布于乙二胺改性氧化石墨烯片層上。

進(jìn)一步地，步驟(1)中GO溶液和乙二胺溶液的濃度均為1mg/mL，GO與乙二胺的質(zhì)量比為1:0.1～1:0.5，過濾采用的濾膜為纖維素膜，濾徑為0.22um，以蒸餾水為洗滌劑進(jìn)行洗滌，采用冷凍干燥。

進(jìn)一步地，步驟(2)中采用乙二胺改性氧化石墨烯為鎳鈷催化劑載體，Co²⁺以CoCl₂·6H₂O或Co(NO₃)₂·6H₂O引入，Ni²⁺以NiCl₂·6H₂O或Ni(NO₃)₂·6H₂O引入。