[發(fā)明專利]一種氨硼烷水解制氫催化劑的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110268315.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113019408B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寶忠;劉憲云;范燕平;張大峰;時(shí)建朝;陳玉梅;卞琳艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/22
• 分類號(hào): B01J27/22;B01J35/10;C01B3/06
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發(fā)明公開(kāi)了一種氨硼烷水解制氫催化劑的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明涉及碳化鉬材料制備及產(chǎn)氫技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：(1)將仲鉬酸銨、乙酸鎳和葡萄糖溶于氨水中，攪拌至完全溶解，形成均勻藍(lán)色混合溶液；(2)將步驟(1)中獲得的均勻溶液逐滴加入到盛有金屬氧化物的容器中，攪拌均勻，再對(duì)所述溶劑進(jìn)行密封；(3)將步驟(2)中經(jīng)超聲處理的混合液靜置第二預(yù)定時(shí)間，并將靜置后的混合液進(jìn)行干燥處理；(4)將步驟(3)中得到的固體研磨成細(xì)粉，放入瓷舟，進(jìn)行階段式升溫?zé)崽幚怼⑩g化得到Ni?Mosubgt;2/subgt;C/γ?Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;催化劑。本發(fā)明提供了一種操作工藝簡(jiǎn)單、易控、安全、環(huán)境友好、合成溫度低、易大規(guī)模生產(chǎn)的負(fù)載型Ni?Mosubgt;2/subgt;C催化劑的合成方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負(fù)載型催化劑的制備方法及氨硼烷產(chǎn)氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及負(fù)載型Ni-Mo₂C催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的過(guò)量使用所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題引起了人們的廣泛關(guān)注。同時(shí)，由于化石能源的有限儲(chǔ)量及不可再生性能，迫使人們不斷的尋找新型清潔能源。氫能以其清潔、高效、來(lái)源廣泛及能量密度高的特點(diǎn)，被譽(yù)為是21世紀(jì)的綠色能源，將在未來(lái)能源體系中占據(jù)重要地位。用氫能代替化石能源，是解決未來(lái)能源短缺及環(huán)境污染，促進(jìn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑之一。由于氫氣是一種可燃易制爆氣體，因此氫氣的安全高效存儲(chǔ)和制備是實(shí)現(xiàn)氫能是制約發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。目前，氫氣的儲(chǔ)存方式，主要包括低溫液態(tài)儲(chǔ)氫以、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫以及化學(xué)固態(tài)儲(chǔ)氫。前兩種手段由于安全和技術(shù)等方面的局限性，現(xiàn)階段還不能滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中的需要。鑒于此，研究者開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)移到固態(tài)儲(chǔ)氫，即利用物理吸附或化學(xué)吸附的方式將氫氣存儲(chǔ)在固體材料中。在化學(xué)固態(tài)儲(chǔ)氫材料中，氨硼烷(ammonia?borane，NH₃BH₃，AB)具有較高的儲(chǔ)氫密度(19.6wt％的儲(chǔ)氫含量)、常溫常壓下安全無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性適中等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。在AB儲(chǔ)氫后，需要將氫氣釋放出來(lái)才能加以利用。目前氨硼烷放氫的方式主要有三種，高溫?zé)岱纸庵茪洹⒋冀庵茪湟约八庵茪洹Ｅc熱解制氫、醇解制氫相比，AB水解制氫具有反應(yīng)條件溫和、制氫成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前氨硼烷制氫最主要的方式。氨硼烷在水中具有較高的溶解度，且在水溶液中能夠穩(wěn)定存在，通過(guò)添加適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖螅?98K下就能發(fā)生分解反應(yīng)釋放氫氣進(jìn)行，且產(chǎn)氫的同時(shí)生成物會(huì)溶于水中，幾乎不產(chǎn)生有毒氣體。貴金屬(Pt、Rh、Ru、Au和Pd)表現(xiàn)出優(yōu)異的氨硼烷水解產(chǎn)氫性能，然而貴金屬資源稀缺，成本較高，限制其大規(guī)模的應(yīng)用。因此非貴金屬催化劑的開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行。非貴金屬中，Ni基、Co基催化劑對(duì)于氨硼烷催化產(chǎn)氫效果尚可，但產(chǎn)氫效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到使用要求。碳化鉬具有與貴金屬類似的性能引起學(xué)者的廣泛關(guān)注，在加氫反應(yīng)、制氫反應(yīng)和CO₂催化還原等催化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，碳化鉬價(jià)格低廉，使其有望成為最具有潛能的貴金屬催化劑的替代品。

目前，過(guò)渡金屬碳化物材料(TMCs)的制備通常采用金屬氧化物在氣相中的程序升溫碳化方式，其中氣相主要是H₂與碳?xì)浠衔?CH₄、C₂H₆、CO等)的混合物。但是在此制備過(guò)程中CH₄、H₂等的使用引起潛在的危險(xiǎn)性及高額費(fèi)用。所以一種操作簡(jiǎn)便及經(jīng)濟(jì)的合成方法有待開(kāi)發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供了一種能夠高效制氫，即，在制氫過(guò)程中具有高TOF值的新型催化劑。為此，本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，通過(guò)將各種不同的金屬、非金屬材料通過(guò)各種不同的方式組合在一起，最終找到了一種可以實(shí)現(xiàn)TOF值高達(dá)80.9mol_H2·mol_Ni^-1·min^-1的制氫催化劑。