[發明專利]一種氨硼烷水解制氫用催化劑Ru1-x

在審

• 申請號: 202110427663.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113083325A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李保軍;郭憲吉;黃曉燕;劉艷艷
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J21/06;B01J37/16;B01J37/08;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，公開一種氨硼烷水解制氫用催化劑Ru_1?xCo_x/P25及其制備方法。所述催化劑為RuCo合金納米顆粒均勻地分布在P25上。將乙酰丙酮釕、乙酰丙酮鈷溶解在乙二醇中，之后加入載體P25，攪拌、超聲形成均勻的混合溶液；然后在170?185 ℃熱解2?4 h，反應結束后冷卻至室溫，洗滌，干燥；最后在氬氫氣混合氣氛下200?220 ℃下煅燒2?3 h，制得催化劑Ru_1?xCo_x/P25。本發明可以在較溫和的反應條件下通過改變金屬前驅體的比例來制備組分可控的合金納米顆粒；有機溶劑乙二醇既充當了有機溶劑，又充當了還原劑。此外，乙二醇通過羥基官能團與金屬前驅體的配位可以促進金屬前驅體的溶解，有利于納米顆粒的高度分散；制備的Ru_1?xCo_x/P25催化劑中性條件下氨硼烷水解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水解制氫用催化劑Ru_1-xCo_x/P25及其制備方法。

背景技術

近年來，化石燃料的過度消耗加劇了日益嚴重的能源危機和環境惡化。因此，探索和開發可再生清潔能源已成為能源與環境研究領域的一個重要方向。氫是一種理想的清潔能源載體，由于其能量密度高于傳統化石燃料石油和其零排放的特點而被廣泛研究。

在新型儲氫材料中，氨硼烷(NH₃BH₃)具有高氫含量（19.6 wt%）、低分子量（30.87g/mol）、無毒、穩定性高、溶液穩定性好等優點。此外氨硼烷水解釋放的高純氫可直接用于航空航海中的質子交換膜燃料電池。因此，NH₃BH₃作為優異的儲氫材料引起了人們廣泛的研究。目前應用于氨硼烷制氫的催化劑較多，但是這些催化劑的制備過程都比較復雜，難以在溫和條件下制備形貌、組分、尺寸可調控的雙金屬合金納米催化劑。

因此，研究開發高活性、低成本的催化劑是提高氨硼烷水解制氫的關鍵，也是目前該領域的研究熱點和重點。貴金屬催化劑（Pt、Ru、Pd、Rh等）在氨硼烷水解中展現優異的催化活性，但其價格昂貴加之稀缺性，極大地阻礙了廣泛的工業應用。非貴金屬盡管成本低、儲量豐富，但其催化活性低。貴金屬與非貴金屬合金化制備雙金屬合金納米催化劑是提高貴金屬催化性能同時降低成本的一種有效且成功的策略。特別是在納米尺度上對雙金屬配位微環境進行精確調控可顯著提升催化劑的催化性能。雙金屬催化劑典型的制備方法包括浸漬法、共沉淀法和化學還原法等，這些方法雖然簡單，但難以實現對金屬納米粒子在尺寸和形貌的控制。

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水解制氫用催化劑Ru_1-xCo_x/P25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：

一種氨硼烷水解制氫用催化劑，所述催化劑的分子式為Ru_1-xCo_x/P25，0﹤x﹤1，P25代表銳鈦礦與金紅石兩相商業型TiO₂；所述催化劑的結構為RuCo合金納米顆粒均勻地分布在P25上。

所述氨硼烷水解制氫用催化劑的制備方法：將乙酰丙酮釕、乙酰丙酮鈷溶解在乙二醇中，之后加入載體P25，攪拌、超聲形成均勻的混合溶液；然后將混合溶液在170-185 ℃熱解2-4 h，反應結束后冷卻至室溫，洗滌，干燥；最后在氬氫氣混合氣氛下200-220 ℃下煅燒2-3 h，制得催化劑Ru_1-xCo_x/P25；其中，以P25的質量為0.1 g為計算基礎，乙二醇的用量為1-3 mL，Ru和Co的總摩爾量為(5.25×10^-5-8.00×10^-5) mol并且乙酰丙酮釕和乙酰丙酮鈷的摩爾比保證Ru和Co的摩爾比為=1-x∶x。