[發明專利]一種用于催化氨硼烷水解的催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202110018850.4
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112827492A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 鐘俊;陳雨楓
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755;B01J35/02;B01J35/10;C01B3/06
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 白莉莉

本發明提供了一種用于催化氨硼烷水解的催化劑的制備方法。該制備方法包括如下步驟：提供一以金屬和/或合金為骨架的泡沫材料，并對所述泡沫材料進行氧化處理；將經過氧化處理后的泡沫材料置入含硼還原劑水溶液中，以進行還原處理；對經過還原處理后的所述泡沫材料進行洗滌，從而獲得用于催化氨硼烷水解的催化劑。該制備方法利用廉價的泡沫材料，通過對該泡沫材料進行氧化處理，并在含有B的還原劑溶液中還原處理，通過這兩個簡單的步驟得到高效的且穩定性高的用于催化氨硼烷水解的催化劑，從而使得制備過程非常簡單，且成本較低，可以大規模量產。

技術領域

本發明涉及儲氫材料領域，尤其涉及一種用于催化氨硼烷水解的催化劑的制備方法。

背景技術

氨硼烷(Ammonia Borane，簡稱AB)具有19.6wt％的理論氫含量，是目前氫含量最高的化學儲氫材料。在常溫常壓下為穩定的白色無毒粉末，是一種理想的化學儲氫材料。氨硼烷內的氫氣主要有三種釋放方法，分別是熱分解，醇解和水解。其中，水解法成本相對低廉且反應無需加熱穩定可控。當適合的催化劑存在時，1mol的氨硼烷可以可控穩定的釋放3mol的H₂。

金屬催化劑用于催化氨硼烷水解。以Pt、Au、Ru等為代表的貴金屬基催化劑，它們具有優異的催化性能，但是成本過于昂貴，難以滿足商業大批量生產的需求。因此，以Ni、Co、Cu、Fe為代表的非貴金屬催化劑由于成本低廉開始受到廣泛的關注。但是，大多數非貴金屬的催化性能遠不如貴金屬優秀。納米材料有著極大的比表面積，能夠暴露更多的催化活性位點，材料的催化性能得到顯著的提升。因此，許多納米級的催化劑用于AB催化水解。這類方法極大地提高催化劑的活性，但是，在催化過程中，納米顆粒伴隨著不可避免的團聚，導致材料穩定性下降，這極大地影響了催化劑的實際應用。為了解決這一問題，常常將金屬納米粒子負載在某些基底上，如金屬有機框架，石墨烯，碳納米管等，以提高材料的穩定性。這一舉措雖然能夠一定程度上的提高材料的穩定性，但是，以上基底材料目前成本也相對較高，制備過程較為復雜，難以大規模生產。同時，由于AB具有一定的還原性，材料在催化過程中面臨著被還原從而導致催化劑失活的風險，這導致如今的催化劑很少有能夠在長時間的催化過程后還保持原始的催化性能。

從形態上來看，目前大部分的催化劑都是以合成粉末為主，盡管粉末有利于分散在AB溶液中。但是，催化完成后難以將催化劑粉末和AB溶液分離。無法即時停止催化反應。且AB水解會產生很多帶有副產物，如NH4⁺和BO^2-的廢液，這一部分廢液不及時排除也會影響催化的性能。但是由于催化劑以粉末的形態分散在溶液里，導致排出廢液的時候催化劑本身難以回收，引起浪費。

為了解決上述技術問題，現有技術中存在泡沫催化劑，但是該泡沫催化劑需要進行磷化處理，由于磷化處理過程中所用氣體是具有毒性的，導致可能引發安全問題，并且，磷化處理過程中需要進行加熱處理，成本較高，且同樣可能引發安全問題。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種催化活性以及穩定性高的泡沫催化劑。

本發明的一個進一步的目的在于提供一種與現有技術中的泡沫催化劑具有同等程度催化活性以及更好的穩定性的無毒無害且無需加熱的泡沫催化劑。

特別地，本發明提供了一種用于催化氨硼烷水解的催化劑的制備方法，包括如下步驟：

提供一以金屬和/或合金為骨架的泡沫材料，并對所述泡沫材料進行氧化處理；

將經過氧化處理后的泡沫材料置入含硼還原劑水溶液中，以進行還原處理；

對經過還原處理后的所述泡沫材料進行洗滌，從而獲得用于催化氨硼烷水解的催化劑。

可選地，所述含硼還原劑為硼氫化鈉、氨硼烷或硼氫化鋰。