[發明專利]一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202010733583.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111686714A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 褚克;劉亞萍;郭亞莉;康紀龍
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: B01J23/28
• 分類號: B01J23/28;B01J35/08;B01J37/10;B01J37/32;C25B11/06;C25B1/00
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用電化學方法固氮的工藝，符合當今社會的綠色環保型社會的主題。本發明公開了一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法。目前，納米材料在催化領域有了較多及穩定的應用。具有豐富氧空位的超細鈰鉬基多孔納米球作為電化學固氮的催化劑，其特有的缺陷和氧空位可以提供更多的活性位點，加快電子傳輸的特點在吸附氮氣的過程中更具優勢。具有豐富氧空位的CeMoBO₆多孔納米球是一種轉化效率高、穩定好的固氮電催化劑。在?0.4 V（相對標準氫電極）時NH₃產率為173.3 μg h^?1 mg^?1和法拉第效率FE為17.6%。

技術領域

在本發明涉及到電化學固氮的技術領域，特別涉及到一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法。

背景技術

為響應當代生活的綠色友好型社會的的號召，開發操作簡單、低污染、低消耗的新型工藝是首要解決的問題。電化學固氮是可以節省化石燃料、省時、省力的工藝。目前，工業上仍舊采用高消耗、高污染的哈伯工藝，而替代哈伯工藝的產量還需要進一步的研究，提高催化劑的轉化率是最緊迫的問題。

在電化學固氮方面，已有文獻報道合成了MoO₂、Mo₂C、Au-CeO₂ 、B₄C對NRR進行催化，氨產率分別為12.2、11.3、28.2、26.57 μg h^?1 cm^?2，催化效率都不高。這可能是上述材料的尺寸較小，發生團聚，降低了它的催化活性，或是晶粒尺寸生長過大而降低了催化活性。為更好地應用鈰鉬基的催化劑，設計一種將Ce、Mo和B元素結合成一種化合物，這一點在電化學合成氨方面迄今尚未得到研究。由此，本發明開發一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法，證明了具有氧空位的CeMoBO₆多孔納米球是一種高效、穩定的NRR電催化劑。

本發明提供了含Ce、Mo、B共同作用的一種超細多孔納米球狀的高效催化劑。所制備的具有豐富氧空位的超細鈰鉬基多孔納米球促進電化學固氮催化劑，具有氧空位的CeMoBO₆多孔納米球的多孔結構及豐富的氧空位可以為電化學固氮提供更多的吸附位點，加快電子傳輸及多相原子協同作用可以提高電化學固氮的催化活性，也為電化學固氮方面提供了新思路。

發明內容

本發明解決的問題在于提供一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法，為解決上述問題本發明的技術方案為：

1.一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法，制備步驟如下：（1）鈰源試劑與鉬源試劑在攪拌下完全溶于乙二醇中，溶劑熱一定時間后，冷至室溫后離心收集沉淀，干燥后得到含鈰、鉬納米粉體；（2）將得到含鈰、鉬納米粉體放入瑪瑙研缽中研磨，得到超細含鈰、鉬納米粉體；（3）將得到的超細含鈰、鉬納米粉體與含硼試劑配制成水溶液混合均勻后移至聚四氟乙烯內襯不銹鋼高壓釜中，水熱一段時間后，冷至室溫后離心收集沉淀，干燥后得到具有豐富氧空位的超細含鈰、鉬、硼納米球；（4）將得到的具有豐富氧空位的超細含鈰、鉬、硼納米球配置為溶液，旋渦混合均勻后放入冰箱，冷凍后進行抽真空處理，最終得到具有豐富氧空位的超細鈰鉬基多孔納米球。

2.一種富氧空位鈰鉬基納米球電化學固氮催化劑的制備方法，所述步驟（1）中，鈰源試劑有氯化鈰、六水合硝酸鈰、硫酸鈰，含鈰預反應液0.1 mmol mL^?1～0.6 mmol mL^?1，最優為六水合硝酸鈰，含鈰預反應液中鈰的濃度為0.1 mmol mL^?1～0.5 mmol mL^?1；鉬源試劑有鉬酸銨、鉬酸鈉，其中含鉬預反應液中的鉬的濃度為0.1 mmol mL^?1～1.0 mmol mL^?1，最優為鉬酸銨，含鉬預反應液中鉬的濃度為0.1 mmol mL^?1～0.5 mmol mL^?1。