[发明专利]一种基于ZIF‑67骨架材料制备CoB非晶态合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂合成领域，特别涉及一种基于ZIF-67骨架材料制备CoB非晶态合金的方法。

背景技术

随着社会经济的高速发展，人们对于能源的需求也越来越多，目前使用的不可再生的化石能源，如石油、天然气、煤等储量有限。因此亟需发展新的能源，同时，由于环境问题的日趋严峻，使得人们不得不愈加严格地控制排放。传统化石能源的大量开采与直接使用，带来的排放问题日益严重，急需要发展新的清洁能源应用形式，氢作为一种新型能源形式，不但来源广泛而且绿色环保，其有效开发和利用是新能源领域的热点课题。氢气的高效、安全存储或在温和条件下快速制氢是氢能应用必须攻克的关键技术。目前采用的储氢方法主要有高压储氢、碳材料储氢、金属氢化物、硼氢化物储氢等。其中硼氢化钠具有储氢密度大、产氢纯度高、释氢条件温和、无毒、对环境友好、产物在一定条件下可以循环使用等优点而备受关注。

硼氢化钠水解产氢反应是强放热反应，且在催化剂表面大量氢气迅速生成，这一过程对于催化剂的稳定性及结构强度都提出了很高的要求。当前开发的NaBH₄水解催化剂主要分为两类：贵金属催化剂和非贵金属催化剂。虽然贵金属颗粒催化剂的催化活性高，但反应后很难与产物分离再重复利用，使其应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种流程少，投资成本低廉的一种基于ZIF-67框架材料制备CoB非晶态合金的方法，而且该催化剂使用寿命长，可显著加快硼氢化钠水解制氢速率。

一种基于ZIF-67骨架材料制备CoB非晶态合金的方法，可按如下步骤依次实施。

（1）将钴盐溶解在溶剂中，制备含钴的溶液。

（2）将2-甲基咪唑溶解在溶剂中，制备含有2-甲基咪唑的配体溶液。

（3）将步骤（1）所得溶液倒入步骤（2）所得溶液中，室温下搅拌一段时间，转移至100mL反应釜中，高温反应一段时间，冷却，抽滤，干燥即得ZIF-67金属有机骨架材料。

（4）配制含有还原剂的溶液，得到溶液A。

（5）将过量溶液A缓慢注入到步骤（3）所得的ZIF-67金属有机骨架材料中，搅拌，还原得到悬浮液B，静置一段时间。

（6）将步骤（5）中静置后的悬浮液B，抽滤，洗涤，真空干燥即得CoB非晶态合金。

作为一种优选方案，本发明所述步骤（1）中的钴盐为硝酸钴或氯化钴。

进一步地，本发明所述步骤（1）及步骤（2）中的所用溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或甲醇。

进一步地，本发明所述步骤（3）中，钴离子与2-甲基咪唑的摩尔比为1:1～1:30。

进一步地，本发明所述步骤（3）中的高温为120～140℃，反应时间为24～72h。

更进一步地，本发明所述步骤（4）所用的还原剂为NaBH₄。

更进一步地，本发明所述步骤（4）配置还原剂的溶剂为去离子水或乙醇。

进一步地，本发明所述步骤（7）中的碱性溶液为氢氧化钠的水溶液；氢氧化钠的质量浓度为5%；CoB非晶态合金的质量与硼氢化钠的质量比为：2～10:100。

目前制备出的催化剂普遍都受成本高、对环境要求苛刻、催化稳定性差和再生能力弱等问题的制约，不利于大规模实际应用。一种基于ZIF-67骨架材料制备的CoB非晶态合金催化剂，制作成本低廉，在催化水解过程中，催化剂用量少，稳定性好，使水解速率显著加快，反应活化能降低，在液相储氢释氢中具有良好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表达。

图1为本发明制得ZIF-67载体SEM图。

图2为本发明制得ZIF-67载体XRD图。

图3为本发明一种基于ZIF-67骨架材料制备CoB非晶态合金催化水解反应的阿伦尼乌斯曲线图。

具体实施方式

实施例中，制得成品的X射线衍射测定是用德国布鲁克D8Advance型X射线衍射仪，试验条件为：X射线CuKα靶辐射，石墨单色器，管电压35KV，管电流40mA，滤波片为Co，扫描速率为8°/min，步宽为0.02°。

实施例1。